Protobuf在游戏开发中的序列化与反序列化详解,-优快云博客

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1.4 基于Protobuf的序列化与反序列化技术原理详解

本节給大家讲解的是网络游戏开发中的序列化与反序列化。当我们要存储/传送一个数据对象的数据的时候，我们要把这个数据对象实例编码成二进制数据，这样就可以把这些二进制进行存储与传送。当我们接收读取这些二进制的时候，我们有可以根据数据把对应的数据对象实例重建出来，这个过程，我们叫做序列化与反序列化。本节将从以下3点来详细的讲解基于Protobuf的序列化与反序列化。如下:

基于二进制数据序列化与反序列化的基本原理详解;
Protobuf的设计架构与对应工具;
Unity如何集成使用Protobuf;

基于二进制数据序列化与反序列化的基本原理详解

我们先来通过一个简单的案例，来讲解二进制序列化与反序列化的基本原理。任何一个复杂对象的数据都可以由简单的数据组合而成，比如 Vector3 结构体对象,就是由3个float分量x, y, z组合而成。数据对象的基本数据类型包括有: Int, float, double, string, boolean等。任何对象可以内嵌子对象，或者使用数组来存储多个子对象。子对象与数组，让我们的数据对象的组成关系可以变得非常复杂。

接下来我们以一个对象为例来进行讲解:

Rect对象里面包含了Vector类与Size类子对象, 而这些子对象由基本的数据组成。我们要编码Rect对象，就要先编码Vector对象，再编码Size对象，这样才能得到Rect对象得编码。解下来我们针对Rect对象做编写编码函数，如下:

基本数据类型得编码函数，这个不用变,可以一次性写好，后面反复得使用;

byte[] Float_encode(float) {…}

byte[] Int_encode(int) {…}

byte[] string_encode(string) {…}

byte[] bool_encode(bool) {…}

每个复杂的数据对象的内部结构都是开发者定义的，所以这块必要更具应用有多少个对象，来编写函数实现，而这些函数可以调用基本数据类型的编码函数，最后组合成byte[];

解码也类似，基本的数据类型，可以实现一次解码函数，复杂的对象，都是由开发者自己调用基本数据类型的解码，一个个的解码出来。

经过上面的分析，我们总结如下:

任何复杂的数据对象与类型，都可以由简单数据类型编码/解码的组合来实现它们的编码解码;
简单的数据类型的编码和解码，一次编写就可以反复的重复利用;
复杂数据对象是开发者在开发中定义的，所以每定义一个就要实现对应的编码/解码函数;
客户端与服务端通讯的时候，编码的可能是C#编程语言，但解码的可能是Java编程语言;

Protobuf的设计架构与对应工具

上面总结分析出来的这四点，为了解决上面的问题，google 发起了一个protobuf的开源项目。目前我们做网络游戏中序列化、反序列化很多都是基于它来做的。Protobuf解决上序4个问题,主要的设计如下:

将基本数据类型的二进制数据编码/解码,编写成了固定的函数，形成一个”库”,这个库我们叫做runtime库;
我们将runtime库实现多个语言版本,支持主流的编程语言;
为了应对不同的开发时需要的数据类型,不同的编程语言, 推出了Protobuf 协议对象编码规则与语法。我们要定义一个序列化/反序列化对象，就按照这个规则语法实现编写到.proto文件里面，这个我们又叫做协议描述文件。
编写一个Protoc的编译器，能将我们的协议描述文件中定义的数据对象，按照里面的基本数据类型层层展开,自动生成出对应的编码解码函数。而不用我们开发者自己去写。基本数据类型的编码解码，都是调用runtime库里面的。Protoc还可以生成多个语言版本的编码解码函数。
开发者只需要将要序列化/反序列化的数据对象定义到协议文件，然后运行编译器生成协议文件对应的目标编程语言的代码, 就可以使用里面的类与对象了。

总结以下, Protobuf包含了：协议编写语法规则，协议编译器，runtime库, 与编译器生成代码。我们根据语法编写好协议，编译器生成对应的代码，对应的代码调用了runtime库中的底层接口。我们项目内置runtime库 + 编译器生成的代码，这样就可以使用这些数据类型，做序列化与反序列化。

Protoc协议编译器，是C/C++开发的，可以生成多个编程语言,在编译protobuf的时候，这个工具也会同时被编译出来。Runtime库代码直接拷贝过去即可。协议代码生成后，放到工程项目中直接使用。代码中直接使用这些生成的数据类型。