1. 概述
在本文中，我们将介绍Google Protocol Buffer(protobuf)，这是一种众所周知的与语言无关的二进制数据格式。我们可以使用协议定义文件，然后使用该协议，我们可以生成Java、C++、C#、Go或Python等语言的代码。
这是该格式本身的介绍性文章；如果你想了解如何在Spring Web应用程序中使用该格式，请查看本文。
2. 定义Maven依赖
要在Java中使用协议缓冲区，我们需要向protobuf-java添加Maven依赖：
<dependency>
<groupId>com.google.protobuf</groupId>
<artifactId>protobuf-java</artifactId>
<version>${protobuf.version}</version>
</dependency>
<properties>
<protobuf.version>3.2.0</protobuf.version>
</properties>
3. 定义协议
我们先来看一个例子，我们可以用protobuf格式定义一个非常简单的协议：
message Person {
required string name = 1;
}
这是一个Person类型的简单消息协议，只有一个必填字段-字符串类型的name。
让我们看一下定义协议的更复杂的例子，假设我们需要以protobuf格式存储人员详细信息：
package protobuf;
option java_package = "cn.tuyucheng.taketoday.protobuf";
option java_outer_classname = "AddressBookProtos";
message Person {
required string name = 1;
required int32 id = 2;
optional string email = 3;
repeated string numbers = 4;
}
message AddressBook {
repeated Person people = 1;
}
我们的协议包含两种类型的数据：Person和AddressBook。生成代码后(后面部分将详细介绍)，这些类将成为AddressBookProtos类中的内部类。
当我们想要定义一个必需的字段时-这意味着创建一个没有这个字段的对象将导致异常，我们需要使用一个required关键字。
使用optional关键字创建字段意味着这个字段不需要设置，repeated关键字是一个可变大小的数组类型。
所有字段都已编入索引-标有数字1的字段将作为二进制文件中的第一个字段保存。标有2的字段将作为下一个字段保存，依此类推。这使我们能够更好地控制字段在内存中的布局方式。
4. 从Protobuf文件生成Java代码
一旦我们定义了一个文件，我们就可以从中生成代码。
首先，我们需要在机器上安装protobuf。安装完成后，我们可以通过执行protoc命令来生成代码：
protoc -I=. --java_out=. addressbook.proto
protoc命令将从我们的addressbook.proto文件生成Java输出文件。-I选项指定proto文件所在的目录，java -out指定将创建生成的类的目录。
生成的类将包含我们定义的消息的Setter、Getter、构造函数和构建器，它还将包含一些实用方法，用于保存protobuf文件并将其从二进制格式反序列化为Java类。
5. 创建Protobuf定义消息的实例
我们可以轻松地使用生成的代码来创建Person类的Java实例：
String email = "j@tuyucheng.com";
int id = new Random().nextInt();
String name = "Michael Program";
String number = "01234567890";
AddressBookProtos.Person person = AddressBookProtos.Person.newBuilder()
.setId(id)
.setName(name)
.setEmail(email)
.addNumbers(number)
.build();
assertEquals(person.getEmail(), email);
assertEquals(person.getId(), id);
assertEquals(person.getName(), name);
assertEquals(person.getNumbers(0), number);
我们可以通过对所需消息类型使用newBuilder()方法创建一个流式的构建器，设置所有必填字段后，我们可以调用build()方法来创建Person类的实例。
6. 序列化和反序列化Protobuf
一旦创建了Person类的实例，我们就想将其以与所创建协议兼容的二进制格式保存在磁盘上。假设我们想创建AddressBook类的实例并将一个人添加到该对象。
接下来，我们要将该文件保存到磁盘上-我们可以使用自动生成的代码中一个writeTo()实用方法：
AddressBookProtos.AddressBook addressBook = AddressBookProtos.AddressBook.newBuilder().addPeople(person).build();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filePath);
addressBook.writeTo(fos);
执行该方法后，我们的对象将被序列化为二进制格式并保存在磁盘上。要从磁盘加载该数据并将其反序列化回AddressBook对象，我们可以使用mergeFrom()方法：
AddressBookProtos.AddressBook deserialized = AddressBookProtos.AddressBook.newBuilder()
.mergeFrom(new FileInputStream(filePath)).build();
assertEquals(deserialized.getPeople(0).getEmail(), email);
assertEquals(deserialized.getPeople(0).getId(), id);
assertEquals(deserialized.getPeople(0).getName(), name);
assertEquals(deserialized.getPeople(0).getNumbers(0), number);
7. 总结
在这篇简短的文章中，我们介绍了一种以二进制格式描述和存储数据的标准-Google Protocol Buffer。
我们创建了一个简单的协议，创建了符合定义协议的Java实例。接下来，我们了解了如何使用protobuf序列化和反序列化对象。
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