最近的工作中需要用到protocol buffers（以下简称protobuf），于是就去学习了一把，真的是收益颇丰啊。

1、什么是protobuf？

protobuf是谷歌开源的一种多语言、多平台和可扩展的结构化数据序列化机制，可以联想到我们熟悉的xml和json等，但是protobuf速度更快、体积更小和使用起来更加便捷。你只需要定义一次如何将数据结构化，然后就可以使用其编译器生成源码（生成相应的类），接下来你就可以非常方便地读、写结构化的数据。你甚至可以在不破坏已经编译部署的旧的格式的程序的前提下，更新你的数据结构（向前、向后兼容）。

2、protobuf是如何工作的？

你可以通过定义protobuf信息类型文件（xxx.proto）来指定希望序列化的信息的结构，每一个protobuf信息文件是一个小的逻辑信息记录，包含有一些列key-value。下面是一个简单的例子。

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

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

  message PhoneNumber {
    required string number = 1;
    optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
  }

  repeated PhoneNumber phone = 4;
}

正如你看到的，protobuf的信息格式非常简单，每一个信息类型有一个或多个唯一的编号的域，每一个域都有一个名字和一个值类型，其中的值的类型可以是数字、bool值、字符串、原始字节，甚至可以是其他的protobuf信息类型（即，protobuf信息可以嵌套）。这使得你可以分层地结构化你的数据。你也可以指定域的为可选的、必须的或者重复的。更多的关于xxx.proto文件的域的说明个可以参看 《Protocol Buffer Language Guide》。
一旦你定义了自己的protobuf信息（即，xxx.proto文件），你就可以运行protobuf编译器，根据.proto文件生成对应语言的数据访问类（目前支持C++、C#、Go、Java、Python）。这些数据访问类提供了访问每个域的便捷的方法（例如，name（）和set_name（）），包括序列化和解析整个数据结构的方法。下面以C++语言为例，基于上面的.proto文件，通过protobuf编译器将生成Person类，你就可以在自己的应用中使用该Person类来填充、序列化和修改Person的protobuf信息。例子如下：

Person person;
person.set_name("John Doe");
person.set_id(1234);
person.set_email("jdoe@example.com");
fstream output("myfile", ios::out | ios::binary);
person.SerializeToOstream(&output);

你也可以从序列化后的流中解析出数据，示例如下：

fstream input("myfile", ios::in | ios::binary);
Person person;
person.ParseFromIstream(&input);
cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

你可以在不破坏向后兼容性的前提下，自由地增加新的域到你的protobuf信息中，旧的二进制文件在解析式会忽略新增加的域。

3、如何开始使用protobuf？

（1）下载并安装protobu编译器安装包

下载地址：https://developers.google.cn/protocol-buffers/docs/downloads
（2）参照如下地址中的示例，可以创建一个测试程序

示例链接：https://developers.google.cn/protocol-buffers/docs/tutorials

参考文献：

【1】https://developers.google.cn/protocol-buffers/

【2】github地址：https://github.com/google/protobuf