Protobuf-Message相关类

最新推荐文章于 2025-09-24 11:10:14 发布

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本文详细介绍了 Protobuf 的消息类，包括MessageLite、Message和MessageFactory等。MessageLite是轻量级消息接口，提供编码和序列化功能；Message在MessageLite基础上增加了descriptors和reflection；MessageFactory是创建Message对象的接口，GeneratedMessageFactory是其实现，采用singleton模式。此外，文章还讨论了内部核心数据结构、关键接口及其功能，以及动态消息工厂DynamicMessageFactory。

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类MessageLite

所有message的接口类，从名字看是lite的message，普通message也是它的子类。

MessageLite适合“轻量级”的message（仅仅提供 encoding+序列化功能，没有使用使用reflection和descriptors）。在确定可以使用“轻量级”的message的场景下，可以在.proto文件中如下增加配置(option optimize_for = LITE_RUNTIME;)，来让protocol compiler产出MessageLite类型的类，这样可以节省runtime资源。

类Message

接口类，在类MessageLite的基础上增加了descriptors和reflection。

类MessageFactory

接口类，来创建Message对象，底层是封装了GeneratedMessageFactory类。

类GeneratedMessageFactory

MessageFactory的子类，singleton模式。

singleton模式是通过全局变量GeneratedMessageFactory* generated_message_factory_结合GOOGLE_PROTOBUF_DECLARE_ONCE（本质是pthread_once）来实现。

内部核心数据结构：

hash_map<const char*, RegistrationFunc*>：成员变量file_map_，从文件名到注册函数的映射关系，这个关系是在static初始化阶段完成，所以不需要锁；
hash_map<const Descriptor*, const Message*>：成员变量type_map_，Descriptor*到对应 Message*（这里其实是Message的prototype，调用它的New()接口，才创建具体的Message对象）的映射关系，这个关系会涉及多线程处理，使用读写锁保护；

对外关键接口：

const Message* GeneratedMessageFactory::GetPrototype(const Descriptor* type)

功能：

从descriptor找到对应message的prototype

处理流程：

上读锁，从hash_map<const Descriptor*, const Message*>找，有则返回、无则继续；
校验descriptor对应proto文件是否由全局的DescriptorPool管理；
用descriptor对应文件名从hash_map<const char*, RegistrationFunc*>找注册函数registration_func，无则返回、有则继续；
上写锁，判断是否有其它线程已经抢占（preempt）写入hash_map<const Descriptor*, const Message*>。如果没有，调用registration_func完成注册。并且从hash_map<const Descriptor*, const Message*>找到对应Message的prototype

void RegisterFile(const char* file, RegistrationFunc* registration_func)

功能：

void RegisterType(const Descriptor* descriptor, const Message* prototype)

功能：

注册descriptor和message的关系到hash_map<const Descriptor*, const Message*>

注册关系的生成：

在每个.pb.cc都会调用，例如protobuf/compiler/plugin.pb.cc 中：

    void protobuf_AddDesc_google_2fprotobuf_2fcompiler_2fplugin_2eproto() {

    …… // 省略

      ::google::protobuf::MessageFactory::InternalRegisterGeneratedFile(
        "google/protobuf/compiler/plugin.proto", &protobuf_RegisterTypes);                                                                                                      

    …… // 省略

}

注册函数定义也在protobuf/compiler/plugin.pb.cc 中：

    void protobuf_RegisterTypes(const ::std::string&) {
      protobuf_AssignDescriptorsOnce();
      ::google::protobuf::MessageFactory::InternalRegisterGeneratedMessage(
        CodeGeneratorRequest_descriptor_, &CodeGeneratorRequest::default_instance());
      ::google::protobuf::MessageFactory::InternalRegisterGeneratedMessage(
        CodeGeneratorResponse_descriptor_, &CodeGeneratorResponse::default_instance());
      ::google::protobuf::MessageFactory::InternalRegisterGeneratedMessage(
        CodeGeneratorResponse_File_descriptor_, &CodeGeneratorResponse_File::default_instance());
    }

针对plugin.proto中的每一个Message，都会有对应的descriptor和default message对象：

CodeGeneratorRequest_descriptor_和CodeGeneratorRequest::default_instance()

    void MessageFactory::InternalRegisterGeneratedMessage(
        const Descriptor* descriptor, const Message* prototype) {
      GeneratedMessageFactory::singleton()->RegisterType(descriptor, prototype);
}

最终是调用了 GeneratedMessageFactory::RegisterType():

    void GeneratedMessageFactory::RegisterType(const Descriptor* descriptor,
                                               const Message* prototype) {
    …  // 省略
      if (!InsertIfNotPresent(&type_map_, descriptor, prototype)) {
    …  // 省略
}

类DynamicMessageFactory

MessageFactory的子类，用于处理非compile-time的message。