spring 项目中集成 Protocol Buffers 示例

最新推荐文章于 2025-04-30 15:47:02 发布

shannonchou

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分类专栏： web 开发 Protocol Buffers

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/fangzhangsc2006/article/details/8687388

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本文详述如何在Spring MVC项目中集成Protocol Buffers（PB），揭示PB作为高效序列化方案的优势，并通过实例展示其在服务器与客户端间的数据传输。文章包括下载PB编译器、定义.proto文件、编译、服务器端与客户端的使用方法，以及总结PB的便捷性。

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本文适用于了解spring框架，同时想在spring项目中使用Protocol Buffers（以下简称PB）的读者。

本文标题为《spring 项目中集成 Protocol Buffers 示例》，意思当然是教读者如何将PB配置到spring项目中去，但事实上在spring项目中使用PB无需任何配置，命该题目的用意也是让正在苦苦寻找配置方式的朋友在此止步，因为当初我也是这样。

什么是PB？以下为PB官网的描述。

译为：PB是一种高效的且可扩展的结构化数据编码方案。Google将其用在内部的几乎所有的RPC协议和文件格式。

通俗的讲PB是一个不错的序列化和反序列化方案，其采用二进制编码方案，效率比xml、json高。将PB用在文件存储、网络传输都是不错的选择。为什么这么说？

比如我们需要在服务器与客户端之间传输一些结构化的数据（对象、结构体），我们怎么去序列化和反序列化呢？你可能想到了以下方案：

1.使用Java Serialization。但这是依赖于java语言的，客户端和服务器采用不同的语言实现时就不好办了，而且Java Serialization公认的有一些问题。

2.定义自己的格式，比如约定“第几个字节表示内容长度”、“第几个字节表示数据类型”、“某某符号表示分隔符”等等，很明显这只能适用于一些数据格式很简单的场合。

3.使用xml或者json。首先xml的臃肿是大家都诟病的。另外xml和json的树形结构使用起来也是比较繁琐的，肯定是不及类使用起来简单。不过他们还是有一个PB不具备的优点，那就是数据的自描述性。如果这一点是你看重的，那么xml和json还是可以成为被选择的理由。

说了这么多，到底PB怎么用呢？下面我将以在springMVC项目中使用PB为示例介绍其基本用法。其实PB不依赖于任何平台或框架，原则上只要语言支持就可以，目前支持Java、C++、Python。

一、下载

去【PB官网】下载编译器。

去【maven中央库】搜索并下载PB的jar包。

二、定义.proto文件

约定数据格式，然后用PB的语法将其定义为.proto文件。这里使用官网的例子。

package tutorial;

//这里声明输出的java的包名
option java_package = "com.example.tutorial";
//这里声明输出的java的类名
option java_outer_classname = "AddressBookProtos";

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;
}

message AddressBook {
  repeated Person person = 1;
}

说明：

1.上面的例子是定义一个电话薄，电话薄AddressBook包含多个Person，一个Person有name等属性，还有多个PhoneNumber，一个PhoneNumber有PhoneType枚举……

2.可以看出.proto文件中除了可以定义基本的数据类型，比如int32、string，还可以嵌套使用自定义的类型，比如AddressBook中使用Person类型。

3.属性声明前的required、optional、repeated分别表示必须赋值、可为空、集合。

三、编译

使用之前下载的编译器编译.proto文件，命令格式为：

protoc -I=$SRC_DIR --java_out=$DST_DIR $SRC_DIR/addressbook.proto

如果将编译器protoc.exe放到和.proto文件一起，输出目录为当前路径的话编译命令可以简化为：

protoc.exe --java_out=. addressbook.proto

输出路径参数“.”表示当前目录。

编译完成后当前目录下生成了com\example\tutorial\AddressBookProtos.java文件。然后我们就可以直接使用这个代码文件了。

四、server端使用

在springMVC项目中加入PB的jar包，除此之外没有任何的配置。

将生产的代码文件AddressBookProtos.java拷到项目中，包名要一致。

在controller层中通过request拿到inputstream对象，然后通过PB对象的静态方法parseFrom()就可从输入流中反序列化出PB实例。

如果向客户端返回PB对象，则通过PB实例的writeTo()方法，参数为OutputStream。

例子代码：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import com.example.tutorial.AddressBookProtos.AddressBook;
import com.example.tutorial.AddressBookProtos.Person;

/**
 * @author shannon
 *
 */
@Controller
@RequestMapping("/pbtest")
public class TestController {
    @RequestMapping("upload")
    public void upload(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        InputStream inputStream = request.getInputStream();
        AddressBook addressBook = AddressBook.parseFrom(inputStream);
        inputStream.close();
        System.out.println(addressBook);
    }
    
    @RequestMapping("download")
    public void download(HttpServletResponse response) throws IOException{
        Person john = Person.newBuilder()
                .setId(1234)
                .setName("John Doe")
                .setEmail("jdoe@example.com")
                .addPhone(
                  Person.PhoneNumber.newBuilder()
                    .setNumber("555-4321")
                    .setType(Person.PhoneType.HOME))
                .build();
        AddressBook addressBook = AddressBook.newBuilder().addPerson(john).build();
        response.setContentType("application/x-protobuf");
        OutputStream outputStream = response.getOutputStream();
        addressBook.writeTo(outputStream);
        outputStream.flush();
        outputStream.close();
    }
}

说明：upload接口和download接口分别是上传和下载电话薄。

五、client端使用

在客户端工程中加入PB的jar包，拷入代码文件AddressBookProtos.java。
下面的例子模拟客户端向服务器发送和接收电话薄。

如下：

package test;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
import com.example.tutorial.AddressBookProtos.AddressBook;
import com.example.tutorial.AddressBookProtos.Person;

/**
 * 
 * @author shannon
 */
public class PBClientTest {
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String url = "http://www.example.com/pbtest/upload.pb";
        upload(url);
        String url2 = "http://www.example.com/pbtest/download.pb";
        download(url2);
    }
    
    public static void upload(String url) throws IOException {
        Person john = Person.newBuilder()
        .setId(1234)
        .setName("John Doe")
        .setEmail("jdoe@example.com")
        .addPhone(
          Person.PhoneNumber.newBuilder()
            .setNumber("555-4321")
            .setType(Person.PhoneType.HOME))
        .build();
        AddressBook addressBook = AddressBook.newBuilder().addPerson(john).build();
        byte[] content = addressBook.toByteArray();
        
        URL targetUrl = new URL(url);
        HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) targetUrl.openConnection();
        connection.setDoOutput(true);
        connection.setDoInput(true);
        connection.setRequestProperty("Content-Type", "application/x-protobuf");
        connection.setRequestProperty("Accept", "application/x-protobuf");
        connection.setRequestMethod("POST");
        connection.setRequestProperty("Connect-Length", Integer.toString(content.length));
        connection.setFixedLengthStreamingMode(content.length);
        OutputStream outputStream = connection.getOutputStream();
        outputStream.write(content);
        outputStream.flush();
        outputStream.close();
    }
    
    public static void download(String url) throws IOException {        
        URL target = new URL(url);
        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) target.openConnection();
        conn.setDoOutput(true);
        conn.setDoInput(true);
        conn.setRequestMethod("GET");
        conn.setRequestProperty("Content-Type", "application/x-protobuf");
        conn.setRequestProperty("Accept", "application/x-protobuf");
        conn.connect();
        // check response code
        int code = conn.getResponseCode();
        System.out.println("code:" + code);
        System.out.println(conn.getContent());
        boolean success = (code >= 200) && (code < 300);
        
        InputStream in = success ? conn.getInputStream() : conn.getErrorStream();
        AddressBook addressBook = AddressBook.parseFrom(in);
        in.close();
        System.out.println(addressBook);
    }
}

说明：

1.客户端为普通的java project就可以了。

2.我这里的url的后缀为.pb，这要依照server端的web.xml配置，可以配置为其他的，比如.html

六、总结

上面的例子演示了如何序列化和反序列PB对象，其实就是调用PB对象自身提供的方法，比如parseFrom、writeTo。可以看出PB的使用的确是很方便的。通过一个方法就可以将二进制数据转为对象。

什么？你连转换对象的方法都不想调？那就参考【我的另一篇博客】客吧！

参考：

【PB官网】：http://code.google.com/p/protobuf/

【maven中央库】：http://search.maven.org/

【我的另一篇博客】：http://blog.youkuaiyun.com/fangzhangsc2006/article/details/8687415