protobuf 序列化原理
时间: 2023-09-01 18:12:30 浏览: 213
Protobuf(Protocol Buffers)是一种轻量级的数据序列化协议,它的序列化原理基于语言中的消息定义语言和编解码算法。
在使用Protobuf时,首先需要定义消息的结构,这是通过在.proto文件中编写消息定义语言来实现的。消息定义语言类似于一种架构描述语言,用于定义消息的字段、类型和结构。每个字段都有一个唯一的标识符和一个数据类型。
一旦消息结构定义完成,可以使用Protobuf提供的编译器将.proto文件编译为所需编程语言的类。生成的类提供了一组方法用于设置和获取消息的字段值,并提供了序列化和反序列化方法。
当要将消息对象序列化为二进制数据时,Protobuf使用了一种高效的编码算法。它将消息的字段值按照字段的顺序进行编码,并使用变长整数编码来表示字段标识符和字段值。这种编码方式可以有效地压缩数据,并提供了快速的序列化和反序列化性能。
在反序列化时,Protobuf解析二进制数据,按照编码规则恢复出原始的消息对象。由于字段标识符是唯一的且按照顺序编码,Protobuf可以快速地定位到每个字段,并将对应的值解析出来。
总而言之,Protobuf的序列化原理基于消息定义语言和高效的编码算法。它提供了一种轻量级、高性能的数据序列化方案,适用于跨平台、跨语言的数据交换和存储需求。
相关问题
protobuf序列化和反序列化原理
Protobuf(Protocol Buffers)是由Google开发的一种高效、跨语言的数据序列化工具。它主要用于结构化数据的编码与解码,在网络传输或存储时可以将复杂数据转换为紧凑的二进制格式。
### Protobuf 序列化和反序列化的原理
#### 1. **定义消息格式**
- 首先需要通过 `.proto` 文件定义消息的结构,包括字段名称、类型及其编号等信息。
```protobuf
syntax = "proto3";
message Person {
string name = 1;
int32 id = 2;
string email = 3;
}
```
- 每个字段都有唯一的 `tag` 编号(如上面例子中的 `=1`, `=2`, `=3`),用于标识该字段在整个协议中的位置。
#### 2. **生成代码**
- 使用 `protoc` 编译器对 `.proto` 文件进行解析,并生成目标语言对应的类文件(例如 Java、Python 或 C++ 等)。开发者可以直接利用这些类操作数据对象。
#### 3. **序列化过程**
- 当应用程序准备发送某个数据包之前,会调用相应的 API 将用户空间的对象实例转化为字节流形式。
- 具体步骤如下:
1) 根据每个字段设置值并检查是否合法;
2) 对非空字段按照其 tag 值顺序依次编码成键-值对;
* 键由两部分组成:`(field_number << 3) | wire_type`
- field_number 即上述提到过的唯一标记号码;
- wire_type 表示当前值采用何种方式进行打包处理,常见的有 Varint、Fixed64、Length-Delimited 类型等等;
3) 最终结果就是一系列连续存放于缓冲区内的 bit 数据块;
#### 4. **反序列化过程**
- 接收端接收到压缩后的原始比特串之后,则依照相反方向逐步还原出原生 POJO 实例供后续业务逻辑继续消费即可完成整个流程闭环了!
总之,相比于 JSON/XML 这样的文本式交换机制而言,由于省略掉了大量冗余字符同时保留必要的元信息内容所以体积更小效率更高尤其适合高频次交互场景下应用部署实践当中广泛采纳的一项关键技术解决方案之一.
protobuf反序列化原理
Protocol Buffer(简称 Protobuf)是一种轻量级的序列化数据格式,它可以将结构化的数据序列化为二进制格式,然后通过网络传输或者持久化到磁盘中。在反序列化时,Protobuf 可以将二进制数据还原成原始的结构化数据。
在 Protobuf 中,反序列化的过程包含以下几个步骤:
1. 读取二进制数据:反序列化的第一步是读取二进制数据,Protobuf 使用一个缓冲区来存储二进制数据,然后通过一个指针来访问缓冲区中的数据。
2. 解析数据结构:Protobuf 对每个数据结构都有一个对应的解析器,它可以将二进制数据转换为原始的数据结构。在解析数据结构时,Protobuf 根据数据类型和字段编码来确定数据结构中每个字段的值。
3. 构造对象:在解析完数据结构之后,Protobuf 会根据数据结构定义和解析结果来构造对象。具体来说,Protobuf 会根据数据结构定义中的每个字段,在内存中分配相应的空间,并将解析结果赋值给相应的字段。
4. 返回对象:最后,Protobuf 将构造好的对象返回给调用者,调用者可以使用该对象来操作原始的结构化数据。
总的来说,Protobuf 的反序列化过程是将二进制数据解析成原始的数据结构,然后根据数据结构定义构造对象,并返回这些对象。
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