我们平时习惯的数据存储格式有Json、XML等形式，但相信很多人都没有听说过ProtocolBuffer（简称protobuf）.protobuf是谷歌开源的一种独立于语言和平台的通信协议。其体积小、效率高和友好的兼容性设计使其得到广泛应用。性能比Json和XML强多了！而且，随着微服务架构的流行，RPC框架也成为了服务框架的重要组成部分。在很多RPC设计中，都会用到高性能的codec技术，protobuf就是其中的佼佼者。也就是说，需要学习protobuf的使用和原理，才能深入理解微服务架构中RPC链路的底层实现，设计高效的传输、序列化、编解码功能。protobuf简介protobuf是一个序列化对象框架（或编解码器框架）。它由两个功能组成：结构化数据（数据存储结构）和序列化&反序列化。数据存储结构的作用类似于XML和JSON；序列化和反序列化的作用类似于Java自带的序列化，Facebook的Thrift和JBossMarshalling等。简而言之：protobuf就是通过定义结构化数据，提供序列化和反序列化功能，实现数据存储/RPC数据交换的功能数据。其特点是：语言无关，平台无关，简单高性能（序列化速度快&序列化后数据量小），兼容性好，可以通过数据直观的看到不同框架之间序列化响应时间的对比：可以看出protobuf的性能比其他框架要高很多。protobuf的使用过程上面已经介绍了protobuf的功能，但是仅仅知道这些功能我们并不能知道它是如何使用的。网上看了一大堆文章，要么直接开始写代码，要么直接开始分析报文格式，新手往往一头雾水。那么，我们先梳理一下protobuf的使用步骤。上图中，protobuf的使用分为四步：第一步，搭建环境：使用protobuf定义通信的数据结构，编译生成不同的编程语言代码，需要这样的编译环境。第二步，构建数据：使用protobuf传输数据，那么数据包含什么，有哪些项，整个结构是什么样子的。这里，数据结构是根据protobuf的语法定义的。第三步，项目集成：集成pom依赖（以Java为例），集成编译好的Java类（相对于proto文件）；step4，具体使用：使用集成的Java类构建消息，赋值，然后根据protobufsequencereceiver进行反序列化操作；了解了以上步骤后，下面对具体步骤进行实战演示。这里的演示是基于MacOS操作系统和Java编程语言。如果你使用的是其他操作系统和编程语言，基本思路是一样的，具体操作可以在不同的步骤中找到。安装ProtocolBuffers，安装protobuf，定义数据结构，生成相应的编程语言代码。通常有两种方式：本地安装和IDE插件。我们先看看本地安装。protobuf的代码托管在GitHub上，对应地址为：https://github.com/protocolbu...。点击项目右侧的发布链接可以看到对应的版本：https://github.com/protocolbu...。各种编程语言和环境的版本都包含在这里。本文选择protobuf-java-3.17.3.zip版本。Mac操作系统下，编译安装protobuf前需要先安装依赖组件。安装依赖组件：//安装ProtocolBuffer依赖//注：ProtocolBuffer依赖autoconf、automake、libtool、curlbrewinstallautoconfautomakelibtoolcurlunzipprotobuf-java-3.17.3.zip，进入根目录，执行以下命令command://运行autogen.sh脚本。/autogen.sh//运行configure.sh脚本。/configure//编译未编译的依赖包make//检查依赖包是否完整makecheck//开始安装ProtocolBuffermakeinstall安装完成后查看Version:$protoc--versionlibprotoc3.14.0输出版本信息，说明安装成功。这里的protoc命令是ProtocolBuffer的编译器，可以将.proto文件编译成对应平台的头文件和源代码文件。另一种方法是安装IDE插件。这里我们以IDEA为例，搜索插件：关于protobuf的插件有很多，选择适合自己的就可以了。那么gRPC官方推荐了一个更优雅的使用姿势，通过maven即可轻松搞定（需要安装上图中的“ProtobufSupport”插件）。即引入grpc的一些组件，然后在maven构建中进行配置，将proto文件编译成Java代码。这个方法暂时不展开，以后可以直接看项目集成部分的源码。构建数据在Java中，如果我们要通过JSON传输一段数据，首先需要定义一个对象，这里以Person为例：publicclassPerson{privateStringname;私有整数id；//...getter/setter}那么，如果使用protobuf来定义Person对象的数据结构是怎样的呢？首先创建一个person.proto文件，然后定义如下结构：syntax="proto3";//声明为protobuf3定义文件打包教程；选项java_package="com.choupangxia.protobuf.message";//声明生成消息类java包路径选项java_outer_classname="Person";//声明生成消息的类名classmessagePersonProto{stringname=1;int32id=2;}上面各个语法的具体描述可以参考评论区。当然Person的结构可以更丰富。这里只是为了演示目的的最简单的例子。更多语法请参考官方文档。编译完protot文件的定义后，我们可以通过两种方式生成目标Java类。这里我们首先使用本机安装的编译器进行操作。在执行protoc命令之前，可以先执行-h命令查看protoc的使用说明：protoc-h进入person.proto文件所在目录，执行如下命令编译：protoc--java_out=。./java./person.proto--java_out参数指定Java类的输出路径，第二个参数要编译执行的文件为当前目录下的person.proto文件。执行命令，会发现在com.choupangxia.protobuf.message下生成了一个名为Person的类。注意proto中定义的消息名不能和Java类名重名，否则命令执行失败。对应的Person类比较复杂，甚至有一些语法错误或改进。如果有必要，相应的改进和优化就足够了。上图展示了生成的Person类的部分结构。比如上面的java.lang.StringgetName()方法的返回值可以在不指定String包的情况下进行优化。项目集成其实就是将上面提到的生成的Person代码放到项目中，这已经是项目集成的一部分了。如果不引入protobuf依赖，上面的代码还是会报错。在Maven项目的pom文件中添加protobuf依赖：
