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Google Protocol Buffers（多语言的序列化反序列化方案 ...

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发表于 2022-12-8 16:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
Google Protocol Buffers 学习笔记



什么是protobuf？




protobuf全称Google Protocol Buffers，是一种语言无关、平台无关的针对结构化数据的序列化工具。 作为Java开发者比较常用的是Java的序列化，但是这个序列化方式只能在Java语言中通信，而protobuf可以实现跨语言。 另外其实我们可以使用JSON或者XML方式，但是这两种结构导致数据比较大，而protobuf它更小、更快、更简单。
如何工作？

protobuf定义了自己的语言，用户需要根据要求指定自己的文件（.proto结尾），比如如下内容：
syntax = "proto3";
message Person {
  optional string name = 1;
  optional int32 id = 2;
  optional string email = 3;
}上面的这些就是proto规定的文件，里面有一些类型等。具体什么意思，后面一一介绍与尝试。 定义好文件后，通过proto提供的编译器进行编译，编译完毕后，会根据你选择的编译器生成不同的文件 比如选择的是java，就会生成Java文件，使用者就可以使用这些文件了。
安装protobuf 编译器

github地址：https://github.com/protocolbuffers/protobuf#protocol-compiler-installation 我选择了releases中的mac系统的包（包含所支持的所有语言）https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases



image-20221020093058572

下载完毕后解压，看下结构
  protoc-21.8-osx-x86_64 pwd
/Users/itlab/dev-tools/protoc-21.8-osx-x86_64
  protoc-21.8-osx-x86_64 tree .
.
├── bin
│   └── protoc
├── include
│   └── google
│       └── protobuf
│           ├── any.proto
│           ├── api.proto
│           ├── compiler
│           │   └── plugin.proto
│           ├── descriptor.proto
│           ├── duration.proto
│           ├── empty.proto
│           ├── field_mask.proto
│           ├── source_context.proto
│           ├── struct.proto
│           ├── timestamp.proto
│           ├── type.proto
│           └── wrappers.proto
└── readme.txtbin目录下的protoc就是编译器。
配置环境变量：
修改~/.bash_profile文件
export PROTOBUF=/Users/itlab/dev-tools/protoc-21.8-osx-x86_64
export PATH=$PROTOBUF/bin:$PATH修改后执行source ~/.bash_profile。
验证
  ~ protoc --version
libprotoc 3.21.8没有问题!
生成Java文件

进入之前定义的proto文件目录中



  base git:(main)  protoc -I=. --java_out=. person.proto-I代表输入 后面的.代表当前路径，--java_out代表使用Java输出，.代表当前路径，person.proto代表protobuf的文件。 执行完毕后就会看到生成了一个PersonOuterClass.java的文件。


文件内容如下：
// Generated by the protocol buffer compiler.  DO NOT EDIT!
// source: person.proto

public final class PersonOuterClass {
  private PersonOuterClass() {}
  public static void registerAllExtensions(
      com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite registry) {
  }

  public static void registerAllExtensions(
      com.google.protobuf.ExtensionRegistry registry) {
    registerAllExtensions(
        (com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite) registry);
  }
  public interface PersonOrBuilder extends
      // @@protoc_insertion_point(interface_extends:Person)
      com.google.protobuf.MessageOrBuilder {

    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return Whether the name field is set.
     */
    boolean hasName();
    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return The name.
     */
    java.lang.String getName();
    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return The bytes for name.
     */
    com.google.protobuf.ByteString
        getNameBytes();

    /**
     * <code>optional int32 id = 2;</code>
     * @return Whether the id field is set.
     */
    boolean hasId();
    /**
     * <code>optional int32 id = 2;</code>
     * @return The id.
     */
    int getId();

    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return Whether the email field is set.
     */
    boolean hasEmail();
    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return The emil.
     */
    java.lang.String getEmail();
    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return The bytes for email.
     */
    com.google.protobuf.ByteString
        getEmailBytes();
  }
  /**
   * Protobuf type {@code Person}
   */
  public static final class Person extends
      com.google.protobuf.GeneratedMessageV3 implements
      // @@protoc_insertion_point(message_implements:Person)
      PersonOrBuilder {
  private static final long serialVersionUID = 0L;
    // Use Person.newBuilder() to construct.
    private Person(com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.Builder<?> builder) {
      super(builder);
    }
    private Person() {
      name_ = "";
      email_ = "";
    }

    @java.lang.Override
    @SuppressWarnings({"unused"})
    protected java.lang.Object newInstance(
        UnusedPrivateParameter unused) {
      return new Person();
    }

    @java.lang.Override
    public final com.google.protobuf.UnknownFieldSet
    getUnknownFields() {
      return this.unknownFields;
    }
    public static final com.google.protobuf.Descriptors.Descriptor
        getDescriptor() {
      return PersonOuterClass.internal_static_Person_descriptor;
    }

    @java.lang.Override
    protected com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.FieldAccessorTable
        internalGetFieldAccessorTable() {
      return PersonOuterClass.internal_static_Person_fieldAccessorTable
          .ensureFieldAccessorsInitialized(
              PersonOuterClass.Person.class, PersonOuterClass.Person.Builder.class);
    }

    private int bitField0_;
    public static final int NAME_FIELD_NUMBER = 1;
    private volatile java.lang.Object name_;
    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return Whether the name field is set.
     */
    @java.lang.Override
    public boolean hasName() {
      return ((bitField0_ & 0x00000001) != 0);
    }
    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return The name.
     */
    @java.lang.Override
    public java.lang.String getName() {
      java.lang.Object ref = name_;
      if (ref instanceof java.lang.String) {
        return (java.lang.String) ref;
      } else {
        com.google.protobuf.ByteString bs =
            (com.google.protobuf.ByteString) ref;
        java.lang.String s = bs.toStringUtf8();
        name_ = s;
        return s;
      }
    }
    /**
     * <code>optional string name = 1;</code>
     * @return The bytes for name.
     */
    @java.lang.Override
    public com.google.protobuf.ByteString
        getNameBytes() {
      java.lang.Object ref = name_;
      if (ref instanceof java.lang.String) {
        com.google.protobuf.ByteString b =
            com.google.protobuf.ByteString.copyFromUtf8(
                (java.lang.String) ref);
        name_ = b;
        return b;
      } else {
        return (com.google.protobuf.ByteString) ref;
      }
    }

    public static final int ID_FIELD_NUMBER = 2;
    private int id_;
    /**
     * <code>optional int32 id = 2;</code>
     * @return Whether the id field is set.
     */
    @java.lang.Override
    public boolean hasId() {
      return ((bitField0_ & 0x00000002) != 0);
    }
    /**
     * <code>optional int32 id = 2;</code>
     * @return The id.
     */
    @java.lang.Override
    public int getId() {
      return id_;
    }

    public static final int EMAIL_FIELD_NUMBER = 3;
    private volatile java.lang.Object email_;
    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return Whether the email field is set.
     */
    @java.lang.Override
    public boolean hasEmail() {
      return ((bitField0_ & 0x00000004) != 0);
    }
    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return The email.
     */
    @java.lang.Override
    public java.lang.String getEmail() {
      java.lang.Object ref = email_;
      if (ref instanceof java.lang.String) {
        return (java.lang.String) ref;
      } else {
        com.google.protobuf.ByteString bs =
            (com.google.protobuf.ByteString) ref;
        java.lang.String s = bs.toStringUtf8();
        email_ = s;
        return s;
      }
    }
    /**
     * <code>optional string email = 3;</code>
     * @return The bytes for email.
     */
    @java.lang.Override
    public com.google.protobuf.ByteString
        getEmailBytes() {
      java.lang.Object ref = email_;
      if (ref instanceof java.lang.String) {
        com.google.protobuf.ByteString b =
            com.google.protobuf.ByteString.copyFromUtf8(
                (java.lang.String) ref);
        email_ = b;
        return b;
      } else {
        return (com.google.protobuf.ByteString) ref;
      }
    }

    private byte memoizedIsInitialized = -1;
    @java.lang.Override
    public final boolean isInitialized() {
      byte isInitialized = memoizedIsInitialized;
      if (isInitialized == 1) return true;
      if (isInitialized == 0) return false;

      memoizedIsInitialized = 1;
      return true;
    }

    @java.lang.Override
    public void writeTo(com.google.protobuf.CodedOutputStream output)
                        throws java.io.IOException {
      if (((bitField0_ & 0x00000001) != 0)) {
        com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.writeString(output, 1, name_);
      }
      if (((bitField0_ & 0x00000002) != 0)) {
        output.writeInt32(2, id_);
      }
      if (((bitField0_ & 0x00000004) != 0)) {
        com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.writeString(output, 3, email_);
      }
      getUnknownFields().writeTo(output);
    }

    @java.lang.Override
    public int getSerializedSize() {
      int size = memoizedSize;
      if (size != -1) return size;

      size = 0;
      if (((bitField0_ & 0x00000001) != 0)) {
        size += com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.computeStringSize(1, name_);
      }
      if (((bitField0_ & 0x00000002) != 0)) {
        size += com.google.protobuf.CodedOutputStream
          .computeInt32Size(2, id_);
      }
      if (((bitField0_ & 0x00000004) != 0)) {
        size += com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.computeStringSize(3, email_);
      }
      size += getUnknownFields().getSerializedSize();
      memoizedSize = size;
      return size;
    }

    @java.lang.Override
    public boolean equals(final java.lang.Object obj) {
      if (obj == this) {
       return true;
      }
      if (!(obj instanceof PersonOuterClass.Person)) {
        return super.equals(obj);
      }
      PersonOuterClass.Person other = (PersonOuterClass.Person) obj;

      if (hasName() != other.hasName()) return false;
      if (hasName()) {
        if (!getName()
            .equals(other.getName())) return false;
      }
      if (hasId() != other.hasId()) return false;
      if (hasId()) {
        if (getId()
            != other.getId()) return false;
      }
      if (hasEmail() != other.hasEmail()) return false;
      if (hasEmail()) {
        if (!getEmail()
            .equals(other.getEmail())) return false;
      }
      if (!getUnknownFields().equals(other.getUnknownFields())) return false;
      return true;
    }

    @java.lang.Override
    public int hashCode() {
      if (memoizedHashCode != 0) {
        return memoizedHashCode;
      }
      int hash = 41;
      hash = (19 * hash) + getDescriptor().hashCode();
      if (hasName()) {
        hash = (37 * hash) + NAME_FIELD_NUMBER;
        hash = (53 * hash) + getName().hashCode();
      }
      if (hasId()) {
        hash = (37 * hash) + ID_FIELD_NUMBER;
        hash = (53 * hash) + getId();
      }
      if (hasEmail()) {
        hash = (37 * hash) + EMAIL_FIELD_NUMBER;
        hash = (53 * hash) + getEmail().hashCode();
      }
      hash = (29 * hash) + getUnknownFields().hashCode();
      memoizedHashCode = hash;
      return hash;
    }

    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        java.nio.ByteBuffer data)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        java.nio.ByteBuffer data,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data, extensionRegistry);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        com.google.protobuf.ByteString data)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        com.google.protobuf.ByteString data,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data, extensionRegistry);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(byte[] data)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        byte[] data,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
      return PARSER.parseFrom(data, extensionRegistry);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(java.io.InputStream input)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseWithIOException(PARSER, input);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        java.io.InputStream input,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseWithIOException(PARSER, input, extensionRegistry);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseDelimitedFrom(java.io.InputStream input)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseDelimitedWithIOException(PARSER, input);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseDelimitedFrom(
        java.io.InputStream input,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseDelimitedWithIOException(PARSER, input, extensionRegistry);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        com.google.protobuf.CodedInputStream input)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseWithIOException(PARSER, input);
    }
    public static PersonOuterClass.Person parseFrom(
        com.google.protobuf.CodedInputStream input,
        com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
        throws java.io.IOException {
      return com.google.protobuf.GeneratedMessageV3
          .parseWithIOException(PARSER, input, extensionRegistry);
    }

    @java.lang.Override
    public Builder newBuilderForType() { return newBuilder(); }
    public static Builder newBuilder() {
      return DEFAULT_INSTANCE.toBuilder();
    }
    public static Builder newBuilder(PersonOuterClass.Person prototype) {
      return DEFAULT_INSTANCE.toBuilder().mergeFrom(prototype);
    }
    @java.lang.Override
    public Builder toBuilder() {
      return this == DEFAULT_INSTANCE
          ? new Builder() : new Builder().mergeFrom(this);
    }

    @java.lang.Override
    protected Builder newBuilderForType(
        com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.BuilderParent parent) {
      Builder builder = new Builder(parent);
      return builder;
    }
    /**
     * Protobuf type {@code Person}
     */
    public static final class Builder extends
        com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.Builder<Builder> implements
        // @@protoc_insertion_point(builder_implements:Person)
        PersonOuterClass.PersonOrBuilder {
      public static final com.google.protobuf.Descriptors.Descriptor
          getDescriptor() {
        return PersonOuterClass.internal_static_Person_descriptor;
      }

      @java.lang.Override
      protected com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.FieldAccessorTable
          internalGetFieldAccessorTable() {
        return PersonOuterClass.internal_static_Person_fieldAccessorTable
            .ensureFieldAccessorsInitialized(
                PersonOuterClass.Person.class, PersonOuterClass.Person.Builder.class);
      }

      // Construct using PersonOuterClass.Person.newBuilder()
      private Builder() {

      }

      private Builder(
          com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.BuilderParent parent) {
        super(parent);

      }
      @java.lang.Override
      public Builder clear() {
        super.clear();
        name_ = "";
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000001);
        id_ = 0;
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000002);
        email_ = "";
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000004);
        return this;
      }

      @java.lang.Override
      public com.google.protobuf.Descriptors.Descriptor
          getDescriptorForType() {
        return PersonOuterClass.internal_static_Person_descriptor;
      }

      @java.lang.Override
      public PersonOuterClass.Person getDefaultInstanceForType() {
        return PersonOuterClass.Person.getDefaultInstance();
      }

      @java.lang.Override
      public PersonOuterClass.Person build() {
        PersonOuterClass.Person result = buildPartial();
        if (!result.isInitialized()) {
          throw newUninitializedMessageException(result);
        }
        return result;
      }

      @java.lang.Override
      public PersonOuterClass.Person buildPartial() {
        PersonOuterClass.Person result = new PersonOuterClass.Person(this);
        int from_bitField0_ = bitField0_;
        int to_bitField0_ = 0;
        if (((from_bitField0_ & 0x00000001) != 0)) {
          to_bitField0_ |= 0x00000001;
        }
        result.name_ = name_;
        if (((from_bitField0_ & 0x00000002) != 0)) {
          result.id_ = id_;
          to_bitField0_ |= 0x00000002;
        }
        if (((from_bitField0_ & 0x00000004) != 0)) {
          to_bitField0_ |= 0x00000004;
        }
        result.email_ = email_;
        result.bitField0_ = to_bitField0_;
        onBuilt();
        return result;
      }

      @java.lang.Override
      public Builder clone() {
        return super.clone();
      }
      @java.lang.Override
      public Builder setField(
          com.google.protobuf.Descriptors.FieldDescriptor field,
          java.lang.Object value) {
        return super.setField(field, value);
      }
      @java.lang.Override
      public Builder clearField(
          com.google.protobuf.Descriptors.FieldDescriptor field) {
        return super.clearField(field);
      }
      @java.lang.Override
      public Builder clearOneof(
          com.google.protobuf.Descriptors.OneofDescriptor oneof) {
        return super.clearOneof(oneof);
      }
      @java.lang.Override
      public Builder setRepeatedField(
          com.google.protobuf.Descriptors.FieldDescriptor field,
          int index, java.lang.Object value) {
        return super.setRepeatedField(field, index, value);
      }
      @java.lang.Override
      public Builder addRepeatedField(
          com.google.protobuf.Descriptors.FieldDescriptor field,
          java.lang.Object value) {
        return super.addRepeatedField(field, value);
      }
      @java.lang.Override
      public Builder mergeFrom(com.google.protobuf.Message other) {
        if (other instanceof PersonOuterClass.Person) {
          return mergeFrom((PersonOuterClass.Person)other);
        } else {
          super.mergeFrom(other);
          return this;
        }
      }

      public Builder mergeFrom(PersonOuterClass.Person other) {
        if (other == PersonOuterClass.Person.getDefaultInstance()) return this;
        if (other.hasName()) {
          bitField0_ |= 0x00000001;
          name_ = other.name_;
          onChanged();
        }
        if (other.hasId()) {
          setId(other.getId());
        }
        if (other.hasEmail()) {
          bitField0_ |= 0x00000004;
          email_ = other.email_;
          onChanged();
        }
        this.mergeUnknownFields(other.getUnknownFields());
        onChanged();
        return this;
      }

      @java.lang.Override
      public final boolean isInitialized() {
        return true;
      }

      @java.lang.Override
      public Builder mergeFrom(
          com.google.protobuf.CodedInputStream input,
          com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
          throws java.io.IOException {
        if (extensionRegistry == null) {
          throw new java.lang.NullPointerException();
        }
        try {
          boolean done = false;
          while (!done) {
            int tag = input.readTag();
            switch (tag) {
              case 0:
                done = true;
                break;
              case 10: {
                name_ = input.readStringRequireUtf8();
                bitField0_ |= 0x00000001;
                break;
              } // case 10
              case 16: {
                id_ = input.readInt32();
                bitField0_ |= 0x00000002;
                break;
              } // case 16
              case 26: {
                email_ = input.readStringRequireUtf8();
                bitField0_ |= 0x00000004;
                break;
              } // case 26
              default: {
                if (!super.parseUnknownField(input, extensionRegistry, tag)) {
                  done = true; // was an endgroup tag
                }
                break;
              } // default:
            } // switch (tag)
          } // while (!done)
        } catch (com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException e) {
          throw e.unwrapIOException();
        } finally {
          onChanged();
        } // finally
        return this;
      }
      private int bitField0_;

      private java.lang.Object name_ = "";
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @return Whether the name field is set.
       */
      public boolean hasName() {
        return ((bitField0_ & 0x00000001) != 0);
      }
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @return The name.
       */
      public java.lang.String getName() {
        java.lang.Object ref = name_;
        if (!(ref instanceof java.lang.String)) {
          com.google.protobuf.ByteString bs =
              (com.google.protobuf.ByteString) ref;
          java.lang.String s = bs.toStringUtf8();
          name_ = s;
          return s;
        } else {
          return (java.lang.String) ref;
        }
      }
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @return The bytes for name.
       */
      public com.google.protobuf.ByteString
          getNameBytes() {
        java.lang.Object ref = name_;
        if (ref instanceof String) {
          com.google.protobuf.ByteString b =
              com.google.protobuf.ByteString.copyFromUtf8(
                  (java.lang.String) ref);
          name_ = b;
          return b;
        } else {
          return (com.google.protobuf.ByteString) ref;
        }
      }
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @param value The name to set.
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder setName(
          java.lang.String value) {
        if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
  }
  bitField0_ |= 0x00000001;
        name_ = value;
        onChanged();
        return this;
      }
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder clearName() {
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000001);
        name_ = getDefaultInstance().getName();
        onChanged();
        return this;
      }
      /**
       * <code>optional string name = 1;</code>
       * @param value The bytes for name to set.
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder setNameBytes(
          com.google.protobuf.ByteString value) {
        if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
  }
  checkByteStringIsUtf8(value);
        bitField0_ |= 0x00000001;
        name_ = value;
        onChanged();
        return this;
      }

      private int id_ ;
      /**
       * <code>optional int32 id = 2;</code>
       * @return Whether the id field is set.
       */
      @java.lang.Override
      public boolean hasId() {
        return ((bitField0_ & 0x00000002) != 0);
      }
      /**
       * <code>optional int32 id = 2;</code>
       * @return The id.
       */
      @java.lang.Override
      public int getId() {
        return id_;
      }
      /**
       * <code>optional int32 id = 2;</code>
       * @param value The id to set.
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder setId(int value) {
        bitField0_ |= 0x00000002;
        id_ = value;
        onChanged();
        return this;
      }
      /**
       * <code>optional int32 id = 2;</code>
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder clearId() {
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000002);
        id_ = 0;
        onChanged();
        return this;
      }

      private java.lang.Object email_ = "";
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @return Whether the email field is set.
       */
      public boolean hasEmail() {
        return ((bitField0_ & 0x00000004) != 0);
      }
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @return The email.
       */
      public java.lang.String getEmail() {
        java.lang.Object ref = email_;
        if (!(ref instanceof java.lang.String)) {
          com.google.protobuf.ByteString bs =
              (com.google.protobuf.ByteString) ref;
          java.lang.String s = bs.toStringUtf8();
          email_ = s;
          return s;
        } else {
          return (java.lang.String) ref;
        }
      }
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @return The bytes for email.
       */
      public com.google.protobuf.ByteString
          getEmailBytes() {
        java.lang.Object ref = email_;
        if (ref instanceof String) {
          com.google.protobuf.ByteString b =
              com.google.protobuf.ByteString.copyFromUtf8(
                  (java.lang.String) ref);
          email_ = b;
          return b;
        } else {
          return (com.google.protobuf.ByteString) ref;
        }
      }
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @param value The email to set.
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder setEmail(
          java.lang.String value) {
        if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
  }
  bitField0_ |= 0x00000004;
        email_ = value;
        onChanged();
        return this;
      }
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder clearEmail() {
        bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000004);
        email_ = getDefaultInstance().getEmail();
        onChanged();
        return this;
      }
      /**
       * <code>optional string email = 3;</code>
       * @param value The bytes for email to set.
       * @return This builder for chaining.
       */
      public Builder setEmailBytes(
          com.google.protobuf.ByteString value) {
        if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
  }
  checkByteStringIsUtf8(value);
        bitField0_ |= 0x00000004;
        email_ = value;
        onChanged();
        return this;
      }
      @java.lang.Override
      public final Builder setUnknownFields(
          final com.google.protobuf.UnknownFieldSet unknownFields) {
        return super.setUnknownFields(unknownFields);
      }

      @java.lang.Override
      public final Builder mergeUnknownFields(
          final com.google.protobuf.UnknownFieldSet unknownFields) {
        return super.mergeUnknownFields(unknownFields);
      }


      // @@protoc_insertion_point(builder_scope:Person)
    }

    // @@protoc_insertion_point(class_scope:Person)
    private static final PersonOuterClass.Person DEFAULT_INSTANCE;
    static {
      DEFAULT_INSTANCE = new PersonOuterClass.Person();
    }

    public static PersonOuterClass.Person getDefaultInstance() {
      return DEFAULT_INSTANCE;
    }

    private static final com.google.protobuf.Parser<Person>
        PARSER = new com.google.protobuf.AbstractParser<Person>() {
      @java.lang.Override
      public Person parsePartialFrom(
          com.google.protobuf.CodedInputStream input,
          com.google.protobuf.ExtensionRegistryLite extensionRegistry)
          throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
        Builder builder = newBuilder();
        try {
          builder.mergeFrom(input, extensionRegistry);
        } catch (com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException e) {
          throw e.setUnfinishedMessage(builder.buildPartial());
        } catch (com.google.protobuf.UninitializedMessageException e) {
          throw e.asInvalidProtocolBufferException().setUnfinishedMessage(builder.buildPartial());
        } catch (java.io.IOException e) {
          throw new com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException(e)
              .setUnfinishedMessage(builder.buildPartial());
        }
        return builder.buildPartial();
      }
    };

    public static com.google.protobuf.Parser<Person> parser() {
      return PARSER;
    }

    @java.lang.Override
    public com.google.protobuf.Parser<Person> getParserForType() {
      return PARSER;
    }

    @java.lang.Override
    public PersonOuterClass.Person getDefaultInstanceForType() {
      return DEFAULT_INSTANCE;
    }

  }

  private static final com.google.protobuf.Descriptors.Descriptor
    internal_static_Person_descriptor;
  private static final
    com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.FieldAccessorTable
      internal_static_Person_fieldAccessorTable;

  public static com.google.protobuf.Descriptors.FileDescriptor
      getDescriptor() {
    return descriptor;
  }
  private static  com.google.protobuf.Descriptors.FileDescriptor
      descriptor;
  static {
    java.lang.String[] descriptorData = {
      "\n\014person.proto\"Z\n\006Person\022\021\n\004name\030\001 \001(\tH\000" +
      "\210\001\001\022\017\n\002id\030\002 \001(\005H\001\210\001\001\022\022\n\005email\030\003 \001(\tH\002\210\001\001" +
      "B\007\n\005_nameB\005\n\003_idB\010\n\006_emailb\006proto3"
    };
    descriptor = com.google.protobuf.Descriptors.FileDescriptor
      .internalBuildGeneratedFileFrom(descriptorData,
        new com.google.protobuf.Descriptors.FileDescriptor[] {
        });
    internal_static_Person_descriptor =
      getDescriptor().getMessageTypes().get(0);
    internal_static_Person_fieldAccessorTable = new
      com.google.protobuf.GeneratedMessageV3.FieldAccessorTable(
        internal_static_Person_descriptor,
        new java.lang.String[] { "Name", "Id", "Email", "Name", "Id", "Email", });
  }

  // @@protoc_insertion_point(outer_class_scope)
}消息结构说明

protobuf将定义的数据结构叫做消息，.proto文件的书写是有严格要求的，主要分为proto2和proto3两种语法，我目前就学习proto3。
定义消息类型

首先看一个官方的例子
syntax = "proto3";

message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;
  int32 result_per_page = 3;
}因为protobuf分为2和3两种，需要通过syntax来指定当前文件使用哪种，如果不写默认是proto2。 message关键字用于定义消息，SearchRequest是消息的名字，该消息有三个字段。
指定字段类型

三个前面的string、int32代表字段类型，protobuf定义了几种类型。
分配字段编号

字段后面的1、2、3代表的是字段的编号，一个消息内是唯一的。1-15的编号占用一个字节，16-2047的编号占用2个字节。最小字段编号是 1，最大的是 2^29 - 1。
指定字段规则

在类型之前可以使用规则标识来声明，规则标识有如下几种。 singular，这是默认规则，就是说被他修饰的字段只能出现0次或者1次。 optional，与singular类似，他有两种状态，如果该字段有值，就会被序列化，否则不会。 repeated，字段可以重复0次或者多次出现。 map，键值对类型
添加更多消息类型

一个.proto文件中，可以有多个消息，比如
syntax = "proto3";
message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;
  int32 result_per_page = 3;
}

message SearchResponse {
}有两个消息，一个是SearchRequest，另一个是SearchResponse
添加注释

分为单行和多行注释，属性上一般使用单行，消息体上方一般使用多行。单行使用//,多行使用/---/
/* SearchRequest represents a search query, with pagination options to
* indicate which results to include in the response. */
syntax = "proto3";
message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;  // Which page number do we want?
  int32 result_per_page = 3;  // Number of results to return per page.
}类型对照表

一下表格列出了proto的类型和各种语言类型的关系。
.proto TypeNotesC++ TypeJava/Kotlin Type[1]Python Type[3]Go TypeRuby TypeC# TypePHP TypeDart Type
doubledoubledoublefloatfloat64Floatdoublefloatdouble
floatfloatfloatfloatfloat32Floatfloatfloatdouble
int32Uses variable-length encoding. Inefficient for encoding negative numbers – if your field is likely to have negative values, use sint32 instead.int32intintint32Fixnum or Bignum (as required)intintegerint
int64Uses variable-length encoding. Inefficient for encoding negative numbers – if your field is likely to have negative values, use sint64 instead.int64longint/long[4]int64Bignumlonginteger/string[6]Int64
uint32Uses variable-length encoding.uint32int[2]int/long[4]uint32Fixnum or Bignum (as required)uintintegerint
uint64Uses variable-length encoding.uint64long[2]int/long[4]uint64Bignumulonginteger/string[6]Int64
sint32Uses variable-length encoding. Signed int value. These more efficiently encode negative numbers than regular int32s.int32intintint32Fixnum or Bignum (as required)intintegerint
sint64Uses variable-length encoding. Signed int value. These more efficiently encode negative numbers than regular int64s.int64longint/long[4]int64Bignumlonginteger/string[6]Int64
fixed32Always four bytes. More efficient than uint32 if values are often greater than 228.uint32int[2]int/long[4]uint32Fixnum or Bignum (as required)uintintegerint
fixed64Always eight bytes. More efficient than uint64 if values are often greater than 256.uint64long[2]int/long[4]uint64Bignumulonginteger/string[6]Int64
sfixed32Always four bytes.int32intintint32Fixnum or Bignum (as required)intintegerint
sfixed64Always eight bytes.int64longint/long[4]int64Bignumlonginteger/string[6]Int64
boolboolbooleanboolboolTrueClass/FalseClassboolbooleanbool
stringA string must always contain UTF-8 encoded or 7-bit ASCII text, and cannot be longer than 232.stringStringstr/unicode[5]stringString (UTF-8)stringstringString
bytesMay contain any arbitrary sequence of bytes no longer than 232.stringByteStringstr (Python 2) bytes (Python 3)[]byteString (ASCII-8BIT)ByteStringstringList
默认值


  • string：默认值是空字符串
  • bytes：默认值是空字节数组
  • bools：默认是false
  • 数字类型：默认是0.
  • enums：枚举类型默认值是第一个定义的枚举值。
  • 消息类型：默认值取决于具体的语言
枚举

枚举使用enum声明，必须要有值=0的枚举定义，而且必须放到枚举定义的第一行，类似如下官方代码。
syntax = "proto3"
enum Corpus {
  CORPUS_UNSPECIFIED = 0;
  CORPUS_UNIVERSAL = 1;
  CORPUS_WEB = 2;
  CORPUS_IMAGES = 3;
  CORPUS_LOCAL = 4;
  CORPUS_NEWS = 5;
  CORPUS_PRODUCTS = 6;
  CORPUS_VIDEO = 7;
}
message SearchRequest {
  string query = 1;
  int32 page_number = 2;
  int32 result_per_page = 3;
  Corpus corpus = 4;
}如果枚举中某两个或者多个的值相同，需要使用来声明别名。
syntax = "proto3"
enum EnumAllowingAlias {
  option allow_alias = true;
  EAA_UNSPECIFIED = 0;
  EAA_STARTED = 1;
  EAA_RUNNING = 1;
  EAA_FINISHED = 2;
}
enum EnumNotAllowingAlias {
  ENAA_UNSPECIFIED = 0;
  ENAA_STARTED = 1;
  // ENAA_RUNNING = 1;  // Uncommenting this line will cause a compile error inside Google and a warning message outside.
  ENAA_FINISHED = 2;
}可以看到EAA_STARTED = 1和 EAA_RUNNING = 1的值相同，他俩其实就是相同的，也可以理解为别名。
使用其他类型

一个消息里可以使用另一个消息作为字段类型
message SearchResponse {
  repeated Result results = 1;
}

message Result {
  string url = 1;
  string title = 2;
  repeated string snippets = 3;
}Result消息作为了SearchResponse的字段类型。
导入消息

如果将上面的两个消息分别放入不同的proto文件中，就得需要导入，导入使用import关键字，具体尝试下。
看如下图，两个文件的结构。



image-20221019195256890

右侧是导入，使用的是import "other/Result.proto";
有的时候，可能SearchResponse.proto和Result.proto本来在同一个目录，但是Result后来被移动到了other路径下，此时，要向上面所说的那样使用import "other/Result.proto"; 这样已经定义好的文件要修改，麻烦。这时候可以保留移动前的文件，下图中图2的文件，内容修改一下（修改一个文件跟修改多个文件工作量还是不同的）如下图。



image-20221019195847367

此时SearchResponse.proto不需要更改，保持原样。



image-20221019200111442

使用 proto2 消息类型

可以导入proto2消息类型并在您的 proto3 消息中使用它们，反之亦然。但是，proto2 枚举不能直接在 proto3 语法中使用（如果导入的 proto2 消息使用它们也没关系）。
嵌套消息

消息可以嵌套
message SearchResponse {
  message Result {
    string url = 1;
    string title = 2;
    repeated string snippets = 3;
  }
  repeated Result results = 1;
}其他人如果想使用Result，则需要使用外层消息名.内层消息名。这跟Java的内部类类似。
更新消息类型

待更新。。。
序列化与发序列化

这里我新建一个protobuf-java的maven项目，需要引入依赖
创建proto消息
syntax = "proto3";

package com.itlab1024.protobuf;

option java_multiple_files = true;
// 完整的包名是com.itlab1024.protobuf.proto.java
option java_package = "java";
option java_outer_classname = "AddressBookProto";

message Person {
  optional string name = 1;
  optional int32 id = 2;
  optional string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    optional string number = 1;
    optional PhoneType type = 2;
  }

  repeated PhoneNumber phones = 4;
}

message AddressBook {
  repeated Person people = 1;
}使用编译器编译为java。
  java git:(main)  pwd
/Users/itlab/workspace/github/protobuf-tutorial/protobuf-java/src/main/java
  java git:(main)  protoc -I=com/itlab1024/protobuf/protos --java_out=. addressbook.proto编译结果如下：



image-20221020101102783

生成了很多java文件。
在maven pom.xml文件中引入protobuf-java等依赖
<dependency>
  <groupId>com.google.protobuf</groupId>
  <artifactId>protobuf-java</artifactId>
  <version>3.21.8</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.google.protobuf</groupId>
  <artifactId>protobuf-java-util</artifactId>
  <version>3.21.8</version>
</dependency>接下来在main方法中进行序列化和反序列化，
package com.itlab1024.protobuf;


import com.google.protobuf.CodedOutputStream;
import com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException;
import com.itlab1024.protobuf.protos.java.AddressBook;
import com.itlab1024.protobuf.protos.java.Person;

import java.io.FileOutputStream;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InvalidProtocolBufferException {
        Person person = Person.newBuilder().setId(1).setEmail("itlab1024@163.com")
                .setName("IT实验室")
                .addPhones(Person.PhoneNumber.newBuilder().setNumber("13648886666").setType(Person.PhoneType.MOBILE).build()).build();
        AddressBook addressBook = AddressBook.newBuilder().addPeople(person).build();
        // 序列化
        byte[] bytes = addressBook.toByteArray();
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));
        // 反序列化
        AddressBook book = AddressBook.parseFrom(bytes);
        List<Person> peoples = book.getPeopleList();
        for (Person people : peoples) {
            System.out.println("姓名：" + people.getName());
            System.out.println("邮箱：" + people.getEmail());
            System.out.println("手机号个数：" + people.getPhonesCount());
        }
    }
}运行结果如下，可以看到序列化和反序列化的结果是能够正确打印出来的



image-20221020103621897

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