自定义通信协议与PB通信协议的优缺点

时间:2022-08-26 10:20:52

上期,转载了一篇自定义的通信协议的制定以及使用的一篇帖子,个人觉得相当不错。

但是就目前而已,谷歌的PB使用要更广泛一些,不管是哪个方面。

对于PB的话,也就是Google Protocol Buffer。假如您在网上搜索,应该会得到类似这样的文字介绍:

Google Protocol Buffer( 简称 Protobuf) 是 Google 公司内部的混合语言数据标准,目前已经正在使用的有超过 48,162 种报文格式定义和超过 12,183 个 .proto 文件。他们用于 RPC 系统和持续数据存储系统。

protocolbuffer(以下简称PB)是google 的一种数据交换的格式,它独立于语言,独立于平台。google 提供了多种语言的实现:java、c#c++、go 和 python,每一种实现都包含了相应语言的编译器以及库文件。由于它是一种二进制的格式,比使用xml 进行数据交换快许多。可以把它用于分布式应用之间的数据通信或者异构环境下的数据交换。作为一种效率和兼容性都很优秀的二进制数据传输格式,可以用于诸如网络传输、配置文件、数据存储等诸多领域。

官方文档给出的是:

a language-neutral, platform-neutral, extensible way of serializing structured data for use in communications protocols, data storage, and more.

或许您和我一样,在第一次看完这些介绍后还是不明白 Protobuf 究竟是什么,那么我想一个简单的例子应该比较有助于理解它。

安装 Google Protocol Buffer

可以在http://download.csdn.net/download/canlets/6878023 下载protobuf2.5.0。

安装步骤如下所示:

tar zxvf protobuf-2.4.1.tar.gz
cd protobuf-2.4.1
./configure
make
make check
make install
安装结束。

验证:
查看是否安装成功:protoc --version
如果出现:libprotoc 2.4.1 则说明安装成功!

如果出现错误:

tar zxvf protobuf-2.5.0.tar.gz
./configure
make
make check
make install
安装结束。

验证:
查看是否安装成功:protoc --version
如果出现:libprotoc 2.5.0 则说明安装成功!

安装完成后在终端下执行

  vim ~/.profile (我加在了/etc/profile里)

  打开配置文件,在该文件中添加

  export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib

  然后保存退出,接下来执行

  source ~/.profile

  是配置文件修改生效,最后执行

  protoc --version

  查看protobuf版本以测试是否安装成功

打开vsprojects目录,里面有一个.sln文件,打开 vsprojects里面有一个readme.txt,告诉了如何安装

Protobuf的优点

Protobuf 有如 XML,不过它更小、更快、也更简单。你可以定义自己的数据结构,然后使用代码生成器生成的代码来读写这个数据结构。你甚至可以在无需重新部署程序的情况下更新数据结构。只需使用 Protobuf 对数据结构进行一次描述,即可利用各种不同语言或从各种不同数据流中对你的结构化数据轻松读写。

它有一个非常棒的特性,即“向后”兼容性好,人们不必破坏已部署的、依靠“老”数据格式的程序就可以对数据结构进行升级。这样您的程序就可以不必担心因为消息结构的改变而造成的大规模的代码重构或者迁移的问题。因为添加新的消息中的 field 并不会引起已经发布的程序的任何改变。

Protobuf 语义更清晰,无需类似 XML 解析器的东西(因为 Protobuf 编译器会将 .proto 文件编译生成对应的数据访问类以对 Protobuf 数据进行序列化、反序列化操作)。

使用 Protobuf 无需学习复杂的文档对象模型,Protobuf 的编程模式比较友好,简单易学,同时它拥有良好的文档和示例,对于喜欢简单事物的人们而言,Protobuf 比其他的技术更加有吸引力。


Protobuf的缺点

Protbuf 与 XML 相比也有不足之处。它功能简单,无法用来表示复杂的概念。

由于文本并不适合用来描述数据结构,所以 Protobuf 也不适合用来对基于文本的标记文档(如 HTML)建模。另外,由于 XML 具有某种程度上的自解释性,它可以被人直接读取编辑,在这一点上 Protobuf 不行,它以二进制的方式存储,除非你有 .proto 定义,否则你没法直接读出 Protobuf 的任何内容

官方文档描述如下:for instance, protocol buffers would not be a good way to model a text-based document with markup (e.g. HTML), since you cannot easily interleave structure with text



Protobuf环境的搭建

步骤:

1, 安装maven

http://blog.csdn.net/jiangguilong2000/article/details/9284437

2, 下载probuf源码和编译器

http://blog.csdn.net/jiangguilong2000/article/details/9284297

3, 拷贝文件,执行相应mvn install命令。 (protobuf并不提供jar包,需要自己执行命令生成)

Note:

在这个地方遇到了一个问题,错误信息如下:

Failed to execute goal org.apache.maven.plugins:maven-antrun-plugin:1.3:run (generate-sources) on project protobuf-java: An Ant BuildException has occured: Execute failed: java.io.IOException: Cannot run program "..\src\protoc": CreateProcess error=2, ????????? ->

原因:犯了了一个很2的问题,拷贝protoc.exe文件的路径拷错了。请详细比较步骤2中的路径,一定拷对路径。

4,通过protoc.exe编译addressbook.proto文件

http://blog.sina.com.cn/s/blog_653ac36d0101h9kn.html

核心概念

1,.proto文件

相当于确定数据协议,数据结构中存在哪些数据,数据类型是怎么样

2,modifiers

2-1 required 不可以增加或删除的字段,必须初始化

2-2 optional 可选字段,可删除,可以不初始化

2-3 repeated 可重复字段, 对应到java文件里,生成的是List

3,Message

在proto文件里,数据的协议时以Message的形式表现的。

4, Build

生成具体的java类时,例如Person.java,同时会存在build方法。文档的意思是对于转化后的数据,具有唯一性,build提供了便利的方法来初始化这些数据。



最后总结一下。人们一直在强调,同 XML 相比, Protobuf 的主要优点在于性能高。它以高效的二进制方式存储,比 XML 小 3 到 10 倍,快 20 到 100 倍。

对于这些 “小 3 到 10 倍”,“快 20 到 100 倍”的说法,严肃的程序员需要一个解释。因此在本文的最后,让我们稍微深入 Protobuf 的内部实现吧。

有两项技术保证了采用 Protobuf 的程序能获得相对于 XML 极大的性能提高。

第一点,我们可以考察 Protobuf 序列化后的信息内容。您可以看到 Protocol Buffer 信息的表示非常紧凑,这意味着消息的体积减少,自然需要更少的资源。比如网络上传输的字节数更少,需要的 IO 更少等,从而提高性能。

Protobuf 序列化后所生成的二进制消息非常紧凑,这得益于 Protobuf 采用的非常巧妙的 Encoding 方法。

第二点我们需要理解 Protobuf 封解包的大致过程,从而理解为什么会比 XML 快很多。

首先我们来了解一下 XML 的封解包过程。XML 需要从文件中读取出字符串,再转换为 XML 文档对象结构模型。之后,再从 XML 文档对象结构模型中读取指定节点的字符串,最后再将这个字符串转换成指定类型的变量。这个过程非常复杂,其中将 XML 文件转换为文档对象结构模型的过程通常需要完成词法文法分析等大量消耗 CPU 的复杂计算。

反观 Protobuf,它只需要简单地将一个二进制序列,按照指定的格式读取到 C++ 对应的结构类型中就可以了。从上一节的描述可以看到消息的 decoding 过程也可以通过几个位移操作组成的表达式计算即可完成。速度非常快。

所以综上所述,之前那篇的自定义的通信协议方法与PB有着非常相似的地方,但又不太相同。但是相对于xml而言,自定义的要优化了很多,但是比起PB却又有所不足,算是介于两者之间吧。但是由于PB最初是谷歌的内部方法,并且需要建立环境,相对比较麻烦,自定义的方法在这方面表现的就相当的简单,虽然xml也是如此,但是由于效率的缺乏,这点就显得非常的无力,虽然我们对xml的了解已经非常的深了。

所以相比较之下。我个人认为,PB稍微优于自定义,明显优于xml,甚至可以淘汰xml了吧。