Protobuf 消息定义

一、引言

本文用来介绍Google的protocol-buffer 消息的格式以及使用事项，不会涉及相关api的使用

二、消息定义

###1、限定修饰符
限定修饰符包含 required optional repeated

required
一个格式良好的消息一定要含有1个这种字段。表示该值是必须要设置的，必须相对于发送方，在发送消息之前必须设置该字段的值，对于接收方，必须能够识别该字段的意思。发送之前没有设置required字段或者无法识别required字段都会引发编解码异常，导致消息被丢弃，是永久性的：在将一个字段标识为required的时候，应该特别小心。如果在某些情况下不想写入或者发送一个required的字段，将原始该字段修饰符更改为optional可能会遇到问题——旧版本的使用者会认为不含该字段的消息是不完整的，从而可能会无目的的拒绝解析。在这种情况下，你应该考虑编写特别针对于应用程序的、自定义的消息校验函数。Google的一些工程师得出了一个结论：使用required弊多于利；他们更愿意使用optional和repeated而不是required。当然，这个观点并不具有普遍性。
**optional **
消息格式中该字段可以有0个或1个值（不超过1个），表示是一个可选字段，可选对于发送方，在发送消息时，可以有选择性的设置或者不设置该字段的值。对于接收方，如果能够识别可选字段就进行相应的处理，如果无法识别，则忽略该字段，消息中的其它字段正常处理。—因为optional字段的特性，很多接口在升级版本中都把后来添加的字段都统一的设置为optional字段，这样老的版本无需升级程序也可以正常的与新的软件进行通信，只不过新的字段无法识别而已，因为并不是每个节点都需要新的功能，因此可以做到按需升级和平滑过渡。
repeated
这种字段可以重复任意多次（包括0次）。重复的值的顺序会被保留。表示该值可以重复，相当于List
###2、基本类型定义
protocol-buffer 基本数据类型

protobuf 数据类型	描述	长度	c++ 语言映射
bool	布尔类型	1字节	bool
double	64位浮点数	N	double
float	32为浮点数	N	float
int32	32位整数	N	int
uin32	无符号32位整数	N	unsigned int
int64	64位整数	N	__int64
uint64	64为无符号整	N	unsigned __int64
sint32	32位整数，处理负数效率更高	N	int32
sing64	64位整数处理负数效率更高	N	__int64
fixed32	32位无符号整数	4	unsigned int32
fixed64	64位无符号整数	8	unsigned __int64
sfixed32	32位整数、能以更高的效率处理负数	4	unsigned int32
sfixed64	64为整数	8	unsigned __int64
string	只能处理 ASCII字符	N	std::string
bytes	用于处理多字节的语言字符、如中文	N	std::string
enum	可以包含一个用户自定义的枚举类型uint32	N(uint32)	enum
message	可以包含一个用户自定义的消息类型	N	object of class

补充说明
N 表示打包的字节并不是固定。而是根据数据的大小或者长度。例如int32，如果数值比较小，在0~127时，使用一个字节打包。关于枚举的打包方式和uint32相同。关于 fixed32 和int32的区别。fixed32的打包效率比int32的效率高，但是使用的空间一般比int32多。因此一个属于时间效率高，一个属于空间效率高。根据项目的实际情况，一般选择fixed32，如果遇到对传输数据量要求比较苛刻的环境，可以选择int32.

有关enum message 特说说明

在定义message类型的时候，也许会有这样一种需求：其中的一个字段仅需要包含预定义的若干个值即可。比如，对于每一个搜索请求，现需要增加一个分类字段，分类包含：UNIVERSAL, WEB, IMAGES, LOCAL, NEWS, PRODUCTS or VIDEO。要实现该功能，仅需要增加一个枚举类型字段。如下：

message SearchRequest {
    required string query = 1;
    optional int32 page_number = 2;
    optional int32 result_per_page = 3 [default = 10];
    enum Corpus {
       UNIVERSAL = 0;
       WEB = 1;
       IMAGES = 2;
       LOCAL = 3;
       NEWS = 4;
       PRODUCTS = 5;
       VIDEO = 6;
    }
    optional Corpus corpus = 4 [default = UNIVERSAL];
}

可以定义枚举在一个message内部,也可以定义在message的外部，这样的枚举可以被其他任何.proto文件内的message复用。

使用其他Message类型作为filed类型
PB允许使用message类型作为filed类型。例如，在搜索相应message中，包含一个结果message。此时，只需要定义一个结果message，然后再.proto文件中，在搜索结果message中新增一个字段，该字段的类型设置为结果message即可。

message SearchResponse 
{
    repeated Result result = 1;
}

message Result 
{
    required string url = 1;
    optional string title = 2;
    repeated string snippets = 3;
}

在上例中，Result message类型与SearchResponse 定义在同一个文件中，假如有这么一种情况，这里所要使用的Resultmessage已经在其他的.proto文件中定义了呢？
可以通过导入其他.proto文件来使用其内的定义。为达此目的，需要在现.proto文件前增加一条import语句：

import "myproject/other_protos.proto";

嵌套类型：
Message类型可以嵌套，类似于c++中的嵌套类，可以无限深层次嵌套。

###3、字段名称
protobuf建议字段的命名采用以下划线分割的驼峰式。例如 first_name 而不是firstName.

###4、字段编码值
有了该值，通信双方才能互相识别对方的字段。当然相同的编码值，其限定修饰符和数据类型必须相同。
编码值的取值范围为 1~2^32（4294967296）。
其中 1~15的编码时间和空间效率都是最高的，编码值越大，其编码的时间和空间效率就越低（相对于1-15），当然一般情况下相邻的2个值编码效率的是相同的，除非2个值恰好实在4字节，12字节，20字节等的临界区。比如15和16.
1900~2000编码值为Google protobuf 系统内部保留值，建议不要在自己的项目中使用。
protobuf 还建议把经常要传递的值把其字段编码设置为1-15之间的值。
消息中的字段的编码值无需连续，只要是合法的，并且不能在同一个消息中有字段包含相同的编码值。
建议：项目投入运营以后涉及到版本升级时的新增消息字段全部使用optional或者repeated，尽量不实用required。如果使用了required，需要全网统一升级，如果使用optional或者repeated可以平滑升级。

###5、字段默认值
protocol-buffer 允许设置可选字段(optional)。顾名思义，在一条message中，该字段可设值也可不设。假如没有设置，那么在解析该字段的时候，会根据该字段类型，给其赋一个类型默认值。除此之外，也可以在定义message格式的时候，就为optional字段设置一个默认值，如下：

optional int32 result_per_page = 3 [default = 10];

假如没有赋值的话，会被赋上默认值。对于简单类型，默认值可以自己设定，例如上例的PhoneNumber中的PhoneType字段。如果没有自行设定，会被赋上一个系统默认值，数字类型会被赋为0，String类型会被赋为空字符串，bool类型会被赋为false。对于枚举类型，默认值是枚举列表中第一个值

三、结束语

本文将网上的一些资料进行整理，汇成此文，记录下自己学习的历程
主要的参考资料：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_abea023b0101dxce.html

一、引言

二、消息定义

三、结束语

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