google ProtoBuf开发者指南
目錄
- 1?? 概覽
- 1.1?? 什么是protocol buffer
- 1.2?? 他們如何工作
- 1.3?? 為什么不用XML?
- 1.4?? 聽起來像是為我的解決方案，如何開始?
- 1.5?? 一點歷史
- 2?? 語言指導
- 2.1?? 定義一個消息類型
- 2.2?? 值類型
- 2.3?? 可選字段與缺省值
- 2.4?? 枚舉
- 2.5?? 使用其他消息類型
- 2.6?? 嵌套類型
- 2.7?? 更新一個數據類型
- 2.8?? 擴展
- 2.9?? 包
- 2.10?? 定義服務
- 2.11?? 選項
- 2.12?? 生成你的類
- 3?? 代碼風格指導
- 3.1?? 消息與字段名
- 3.2?? 枚舉
- 3.3?? 服務
- 4?? 編碼
- 4.1?? 一個簡單的消息
- 4.2?? 基于128的Varints
- 4.3?? 消息結構
- 4.4?? 更多的值類型
- 4.5?? 內嵌消息
- 4.6?? 可選的和重復的元素
- 4.7?? 字段順序
- 5?? ProtocolBuffer基礎：C++
- 6?? ProtocolBuffer基礎：Java
- 7?? ProtocolBuffer基礎：Python
- 7.1?? 為什么使用ProtocolBuffer?
- 7.2?? 哪里可以找到例子代碼
- 7.3?? 定義你的協議格式
- 7.4?? 編譯你的ProtocolBuffer
- 7.5?? ProtocolBuffer API
- 7.5.1?? 枚舉
- 7.5.2?? 標準消息方法
- 7.5.3?? 解析與串行化
- 7.6?? 寫消息
- 7.7?? 讀消息
- 7.8?? 擴展ProtocolBuffer
- 7.9?? 高級使用
- 8?? 參考概覽
- 9?? C++代碼生成
- 10?? C++ API
- 11?? Java代碼生成
- 12?? Java API
- 13?? Python代碼生成
- 13.1?? 編譯器的使用
- 13.2?? 包
- 13.3?? 消息
- 13.4?? 字段
- 13.4.1?? 簡單字段
- 13.4.2?? 簡單消息字段
- 13.4.3?? 重復字段
- 13.4.4?? 重復消息字段
- 13.4.5?? 枚舉類型
- 13.4.6?? 擴展
- 13.5?? 服務
- 13.5.1?? 接口
- 13.5.2?? 存根(Stub)
- 14?? Python API
- 15?? 其他語言
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1?? 概覽
歡迎來到protocol buffer的開發者指南文檔，一種語言無關、平臺無關、擴展性好的用于通信協議、數據存儲的結構化數據串行化方法。
本文檔面向希望使用protocol buffer的Java、C++或Python開發者。這個概覽介紹了protocol buffer，并告訴你如何開始，你隨后可以跟隨編程指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )深入了解protocol buffer編碼方式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。API參考文檔( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/overview.html )同樣也是提供了這三種編程語言的版本，不夠協議語言( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )和樣式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/style.html )指導都是編寫 .proto 文件。
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1.1?? 什么是protocol buffer
ProtocolBuffer是用于結構化數據串行化的靈活、高效、自動的方法，有如XML，不過它更小、更快、也更簡單。你可以定義自己的數據結構，然后使用代碼生成器生成的代碼來讀寫這個數據結構。你甚至可以在無需重新部署程序的情況下更新數據結構。
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1.2?? 他們如何工作
你首先需要在一個 .proto 文件中定義你需要做串行化的數據結構信息。每個ProtocolBuffer信息是一小段邏輯記錄，包含一系列的鍵值對。這里有個非常簡單的 .proto 文件定義了個人信息:
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;
}
有如你所見，消息格式很簡單，每個消息類型擁有一個或多個特定的數字字段，每個字段擁有一個名字和一個值類型。值類型可以是數字(整數或浮點)、布爾型、字符串、原始字節或者其他ProtocolBuffer類型，還允許數據結構的分級。你可以指定可選字段，必選字段和重復字段。你可以在( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )找到更多關于如何編寫 .proto 文件的信息。
一旦你定義了自己的報文格式(message)，你就可以運行ProtocolBuffer編譯器，將你的 .proto 文件編譯成特定語言的類。這些類提供了簡單的方法訪問每個字段(像是 query() 和 set_query() )，像是訪問類的方法一樣將結構串行化或反串行化。例如你可以選擇C++語言，運行編譯如上的協議文件生成類叫做 Person 。隨后你就可以在應用中使用這個類來串行化的讀取報文信息。你可以這么寫代碼:
Person person;
person.set_name("John Doe");
person.set_id(1234);
person.set_email("jdoe@example.com");
fstream.output("myfile",ios::out | ios::binary);
person.SerializeToOstream(&output);
然后，你可以讀取報文中的數據:
fstream input("myfile",ios::in | ios:binary);
Person person;
person.ParseFromIstream(&input);
cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;
你可以在不影響向后兼容的情況下隨意給數據結構增加字段，舊有的數據會忽略新的字段。所以如果使用ProtocolBuffer作為通信協議，你可以無須擔心破壞現有代碼的情況下擴展協議。
你可以在API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/overview.html )中找到完整的參考，而關于ProtocolBuffer的報文格式編碼則可以在( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )中找到。
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1.3?? 為什么不用XML?
ProtocolBuffer擁有多項比XML更高級的串行化結構數據的特性，ProtocolBuffer：
·?? 更簡單
·?? 小3-10倍
·?? 快20-100倍
·?? 更少的歧義
·?? 可以方便的生成數據存取類
例如，讓我們看看如何在XML中建模Person的name和email字段:
<person>
??? <name>John Doe</name>
??? <email>jdoe@example.com</email>
</person>
對應的ProtocolBuffer報文則如下:
#ProtocolBuffer的文本表示
#這不是正常時使用的二進制數據
person {
??? name: "John Doe"
??? email: "jdoe@example.com"
}
當這個報文編碼到ProtocolBuffer的二進制格式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )時(上面的文本僅用于調試和編輯)，它只需要28字節和100-200ns的解析時間。而XML的版本需要69字節(除去空白)和5000-10000ns的解析時間。
當然，操作ProtocolBuffer也很簡單:
cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;
而XML的你需要:
cout << "Name: "
???? << person.getElementsByTagName("name")->item(0)->innerText()
???? << endl;
cout << "E-mail: "
???? << person.getElementsByTagName("email")->item(0)->innerText()
???? << end;
當然，ProtocolBuffer并不是在任何時候都比XML更合適，例如ProtocolBuffer無法對一個基于標記文本的文檔建模，因為你根本沒法方便的在文本中插入結構。另外，XML是便于人類閱讀和編輯的，而ProtocolBuffer則不是。還有XML是自解釋的，而 ProtocolBuffer僅在你擁有報文格式定義的 .proto 文件時才有意義。
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1.4?? 聽起來像是為我的解決方案，如何開始?
下載包( http://code.google.com/p/protobuf/downloads/ )，包含了Java、Python、C++的ProtocolBuffer編譯器，用于生成你需要的IO類。構建和安裝你的編譯器，跟隨README的指令就可以做到。
一旦你安裝好了，就可以跟著編程指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )來選擇語言-隨后就是使用ProtocolBuffer創建一個簡單的應用了。
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1.5?? 一點歷史
ProtocolBuffer最初是在Google開發的，用以解決索引服務器的請求、響應協議。在使用ProtocolBuffer之前，有一種格式用以處理請求和響應數據的編碼和解碼，并且支持多種版本的協議。而這最終導致了丑陋的代碼，有如:
if (version==3) {
??? ...
}else if (version>4) {
??? if (version==5) {
??????? ...
??? }
??? ...
}
通信協議因此變得越來越復雜，因為開發者必須確保，發出請求的人和接受請求的人必須同時兼容，并且在一方開始使用新協議時，另外一方也要可以接受。
ProtocolBuffer設計用于解決這一類問題：
·?? 很方便引入新字段，而中間服務器可以忽略這些字段，直接傳遞過去而無需理解所有的字段。
·?? 格式可以自描述，并且可以在多種語言中使用(C++、Java等)
然而用戶仍然需要手寫解析代碼。
隨著系統的演化，他需要一些其他的功能：
·?? 自動生成編碼和解碼代碼，而無需自己編寫解析器。
·?? 除了用于簡短的RPC(Remote Procedure Call)請求，人們使用ProtocolBuffer來做數據存儲格式(例如BitTable)。
·?? RPC服務器接口可以作為 .proto 文件來描述，而通過ProtocolBuffer的編譯器生成存根(stub)類供用戶實現服務器接口。
ProtocolBuffer現在已經是Google的混合語言數據標準了，現在已經正在使用的有超過48,162種報文格式定義和超過12,183個 .proto 文件。他們用于RPC系統和持續數據存儲系統。
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2?? 語言指導
本指導描述了如何使用ProtocolBuffer語言來定義結構化數據類型，包括 .proto 文件的語法和如何生成存取類。
這是一份指導手冊，一步步的例子使用文檔中的多種功能，查看入門指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )選擇你的語言。
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2.1?? 定義一個消息類型
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2.2?? 值類型
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2.3?? 可選字段與缺省值
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2.4?? 枚舉
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2.5?? 使用其他消息類型
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2.6?? 嵌套類型
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2.7?? 更新一個數據類型
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2.8?? 擴展
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2.9?? 包
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2.10?? 定義服務
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2.11?? 選項
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2.12?? 生成你的類
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3?? 代碼風格指導
本文檔提供了 .proto 文件的代碼風格指導。按照慣例，你將會，你將會生成一些便于閱讀和一致的ProtocolBuffer定義文件。
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3.1?? 消息與字段名
使用駱駝風格的大小寫命名，即單詞首字母大寫，來做消息名。使用GNU的全部小寫，使用下劃線分隔的方式定義字段名:
message SongServerRequest {
??? required string song_name=1;
}
使用這種命名方式得到的名字如下:
C++:
??? const string& song_name() {...}
??? void set_song_name(const string& x) {...}
Java:
??? public String getSongName() {...}
??? public Builder setSongName(String v) {...}
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3.2?? 枚舉
使用駱駝風格做枚舉名，而用全部大寫做值的名字:
enum Foo {
??? FIRST_VALUE=1;
??? SECOND_VALUE=2;
}
每個枚舉值最后以分號結尾，而不是逗號。
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3.3?? 服務
如果你的 .proto 文件定義了RPC服務，你可以使用駱駝風格:
service FooService {
??? rpc GetSomething(FooRequest) returns (FooResponse);
}
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4?? 編碼
本文檔描述了ProtocolBuffer的串行化二進制數據格式定義。你如果僅僅是在應用中使用ProtocolBuffer，并不需要知道這些，但是這些會對你定義高效的格式有所幫助。
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4.1?? 一個簡單的消息
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4.2?? 基于128的Varints
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4.3?? 消息結構
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4.4?? 更多的值類型
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4.5?? 內嵌消息
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4.6?? 可選的和重復的元素
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4.7?? 字段順序
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5?? ProtocolBuffer基礎：C++
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6?? ProtocolBuffer基礎：Java
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7?? ProtocolBuffer基礎：Python
本指南給Python程序員一個快速使用的ProtocolBuffer的指導。通過一些簡單的例子來在應用中使用ProtocolBuffer，它向你展示了如何：
·?? 定義 .proto 消息格式文件
·?? 使用ProtocolBuffer編譯器
·?? 使用Python的ProtocolBuffer編程接口來讀寫消息
這并不是一個在Python中使用ProtocolBuffer的完整指導。更多細節請參考手冊信息，查看語言指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )，Python API( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/index.html )，和編碼手冊( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。
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7.1?? 為什么使用ProtocolBuffer?
下面的例子”地址本”應用用于讀寫人的聯系信息。每個人有name、ID、email，和聯系人電話號碼。
如何串行化和讀取結構化數據呢？有如下幾種問題：
·?? 使用Python的pickle，這是語言內置的缺省方法，不過沒法演化，也無法讓其他語言支持。
·?? 你可以發明一種數據編碼方法，例如4個整數”12:3-23:67″，這是簡單而靈活的方法，不過你需要自己寫解析器代碼，且只適用于簡單的數據。
·?? 串行化數據到XML。這種方法因為可讀性和多種語言的兼容函數庫而顯得比較吸引人，不過這也不是最好的方法，因為XML浪費空間是臭名昭著的，編碼解碼也很浪費時間。而XML DOM樹也是很復雜的。
ProtocolBuffer提供了靈活、高效、自動化的方法來解決這些問題。通過ProtocolBuffer，只需要寫一個 .proto 數據結構描述文件，就可以編譯到幾種語言的自動編碼解碼類。生成的類提供了setter和getter方法來控制讀寫細節。最重要的是 ProtocolBuffer支持后期擴展協議，而又確保舊格式可以兼容。
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7.2?? 哪里可以找到例子代碼
源碼發行包中已經包含了，在”example”文件夾。
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7.3?? 定義你的協議格式
想要創建你的地址本應用，需要開始于一個 .proto 文件。定義一個 .proto 文件很簡單：添加一個消息到數據結構，然后指定一個和一個類型到每一個字段，如下是本次例子使用的 addressbook.proto
package tutorial;
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;
}
有如你所見的，語法類似于C++或Java。讓我們分塊理解他們。
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7.4?? 編譯你的ProtocolBuffer
現在已經擁有了 .proto 文件，下一步就是編譯生成相關的訪問類。運行編譯器 protoc 編譯你的 .proto 文件。
1.??? 如果還沒安裝編譯器則下載并按照README的安裝。
2.??? 運行編譯器，指定源目錄和目標目錄，定位你的 .proto 文件到源目錄，然后執行:
protoc -I=$SRC_DIR --python_out=$DST_DIR addressbook.proto
因為需要使用Python類，所以 –python_out 選項指定了特定的輸出語言。
這個步驟會生成 addressbook_pb2.py 到目標目錄。
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7.5?? ProtocolBuffer API
不像生成的C++和Java代碼，Python生成的類并不會直接為你生成存取數據的代碼。而是(有如你在 addressbook_pb2.py 中見到的)生成消息描述、枚舉、和字段，還有一些神秘的空類，每個對應一個消息類型:
class Person(message.Message):
??? __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType
??? class PhoneNumber(message.Message):
??????? __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType
??????? DESCRIPTION=_PERSON_PHONENUMBER
??? DESCRIPTOR=_PERSON
class AddressBook(message.Message):
??? __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType
??? DESCRIPTOR=_ADDRESSBOOK
這里每個類最重要的一行是 __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType 。通過Python的元類機制工作，你可以把他們看做是生成類的模板。在載入時， GeneratedProtocolMessageType 元類使用特定的描述符創建Python方法。隨后你就可以使用完整的功能了。
最后就是你可以使用 Person 類來操作相關字段了。例如你可以寫:
import addressbook_pb2
person=addressbook_pb2.Person()
person.id=1234
person.name="John Doe"
person.email="jdoe@example.com"
phone=person.phone.add()
phone.number="555-4321"
phone.type=addressbook_pb2.Person.HOME
需要注意的是這些賦值屬性并不是簡單的增加新字段到Python對象，如果你嘗試給一個 .proto 文件中沒有定義的字段賦值，就會拋出 AttributeError 異常，如果賦值類型錯誤會拋出 TypeError 。在給一個字段賦值之前讀取會返回缺省值:
person.no_such_field=1? #raise AttributeError
person.id="1234"?? ???? #raise TypeError
更多相關信息參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python-generated.html )。
7.5.1?? 枚舉
枚舉在元類中定義為一些符號常量對應的數字。例如常量 addressbook_pb2.Person.WORK 擁有值2。
7.5.2?? 標準消息方法
每個消息類包含一些其他方法允許你檢查和控制整個消息，包括：
·?? IsInitialized() ：檢查是否所有必須(required)字段都已經被賦值了。
·?? __str__() ：返回人類可讀的消息表示，便于調試。
·?? CopyFrom(other_msg) ：使用另外一個消息的值來覆蓋本消息。
·?? Clear() ：清除所有元素的值，回到初識狀態。
這些方法是通過接口 Message 實現的，更多消息參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/google.protobuf.message.Message-class.html )。
7.5.3?? 解析與串行化
最后，每個ProtocolBuffer類有些方法用于讀寫消息的二進制數據( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。包括：
·?? SerializeToString() ：串行化，并返回字符串。注意是二進制格式而非文本。
·?? ParseFromString(data) ：解析數據。
他們是成對使用的，提供二進制數據的串行化和解析。另外參考消息API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/google.protobuf.message.Message-class.html )了解更多信息。
Note
ProtocolBuffer與面向對象設計
ProtocolBuffer類只是用于存取數據的，類似于C++中的結構體，他們并沒有在面向對象方面做很好的設計。如果你想要給這些類添加更多的行為，最好的方法是包裝(wrap)。包裝同樣適合于復用別人寫好的 .proto 文件。這種情況下，你可以把ProtocolBuffer生成類包裝的很適合于你的應用，并隱藏一些數據和方法，暴露有用的函數等等。你不可以通過繼承來給自動生成的類添加行為。 這會破壞他們的內部工作機制。
7.6?? 寫消息
現在開始嘗試使用ProtocolBuffer的類。第一件事是讓地址本應用可以記錄聯系人的細節信息。想要做這些需要先創建聯系人實例，然后寫入到輸出流。
這里的程序從文件讀取地址本，添加新的聯系人信息，然后寫回新的地址本到文件。
#! /usr/bin/python
import addressbook_pb2
import sys
#這個函數使用用戶輸入填充聯系人信息
def PromptForAddress(person):
??? person.id=int(raw_input("Enter person ID number: "))
??? person.name=raw_input("Enter name: ")
??? email=raw_input("Enter email address (blank for none): ")
??? if email!="":
??????? person.email=email
??? while True:
??????? number=raw_input("Enter a phone number (or leave blank to finish): ")
??????? if number=="":
??????????? break
??????? phone_number=person.phone.add()
??????? phone_number.number=number
??????? type=raw_input("Is this a mobile, home, or work phone? ")
??????? if type=="mobile":
??????????? phone_number.type=addressbook_pb2.Person.MOBILE
??????? elif type=="home":
??????????? phone_number.type=addressbook_pb2.Person.HOME
??????? elif type=="work":
???????? ?? phone_number.type=addressbook_pb2.Person.WORK
??????? else:
??????????? print "Unknown phone type; leaving as default value."
#主函數，從文件讀取地址本，添加新的聯系人，然后寫回到文件
if len(sys.argv)!=2:
??? print "Usage:",sys.argv[0],"ADDRESS_BOOK_FILE"
??? sys.exit(-1)
address_book=addressbook_pb2.AddressBook()
#讀取已經存在的地址本
try:
??? f=open(sys.argv[1],"fb")
??? address_book.ParseFromString(f.read())
??? f.close()
except OSError:
??? print sys.argv[1]+": Count open file. Creating a new one."
#添加地址
PromptFromAddress(address_book.person.add())
#寫入到文件
f=open(sys.argv[1],"wb")
f.write(address_book.SerializeToString())
f.close()
7.7?? 讀消息
當然，一個無法讀取的地址本是沒什么用處的，這個例子讀取剛才創建的文件并打印所有信息:
#! /usr/bin/python
import addressbook_pb2
import sys
#遍歷地址本中所有的人并打印出來
def ListPeople(address_book):
??? for person in address_book.person:
??????? print "Person ID:",person.id
??????? print "? Name:",person.name
??????? if person.HasField("email"):
??????????? print "? E-mail:",person.email
??????? for phone_number in person.phone:
??????????? if phone_number.type==addressbook_pb2.Person.MOBILE:
??????????????? print "? Mobile phone #:",
??????????? elif phone_number.type==addressbook_pb2.Person.HOME:
??????????????? print "? Home phone #:",
??????????? elif phone_number.type==addressbook_pb2.Person.WORK:
??????????????? print "? Work phone #:",
??????????? print phone_number.number
#主函數，從文件讀取地址本
if len(sys.argv)!=2:
??? print "Usage:",sys.argv[0],"ADDRESS_BOOK_FILE"
??? sys.exit(-1)
address_book=addressbook_pb2.AddressBook()
#讀取整個地址本文件
f=open(sys.argv[1],"rb")
address_book.ParseFromString(f.read())
f.close()
ListPeople(address_book)
7.8?? 擴展ProtocolBuffer
在你發不了代碼以后，可能會想要改進ProtocolBuffer的定義。如果你想新的數據結構向后兼容，而你的舊數據可以向前兼容，那么你就找對了東西了，不過有些規則需要遵守。在新版本的ProtocolBuffer中：
·?? 必須不可以改變已經存在的標簽的數字。
·?? 必須不可以增加或刪除必須(required)字段。
·?? 可以刪除可選(optional)或重復(repeated)字段。
·?? 可以添加新的可選或重復字段，但是必須使用新的標簽數字，必須是之前的字段所沒有用過的。
這些規則也有例外( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html#updating )，不過很少使用。
如果你遵從這些規則，舊代碼會很容易的讀取新的消息，并簡單的忽略新的字段。而對舊的被刪除的可選字段也會簡單的使用他們的缺省值，被刪除的重復字段會自動為空。新的代碼也會透明的讀取舊的消息。然而，需要注意的是新的可選消息不會在舊的消息中顯示，所以你需要使用 has_ 嚴格的檢查他們是否存在，或者在 .proto 文件中提供一個缺省值。如果沒有缺省值，就會有一個類型相關的默認缺省值：對于字符串就是空字符串；對于布爾型則是false；對于數字類型默認為0。同時要注意的是如果你添加了新的重復字段，你的新代碼不會告訴你這個字段為空(新代碼)也不會，也不會(舊代碼)包含 has_ 標志。
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7.9?? 高級使用
ProtocolBuffer不僅僅提供了數據結構的存取和串行化。查看Python API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/index.html )了解更多功能。
一個核心功能是通過消息類的映射(reflection)提供的。你可以通過它遍歷消息的所有字段，和管理他們的值。關于映射的一個很有用的地方是轉換到其他編碼，如XML或JSON。一個使用映射的更高級的功能是尋找同類型兩個消息的差異，或者開發出排序、正則表達式等功能。使用你的創造力，還可以用ProtocolBuffer實現比你以前想象的更多的問題。
映射是通過消息接口提供的。
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8?? 參考概覽
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9?? C++代碼生成
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10?? C++ API
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11?? Java代碼生成
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12?? Java API
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13?? Python代碼生成
本頁提供了Python生成類的相關細節。你可以在閱讀本文檔之前查看語言指導。
Python的ProtocolBuffer實現與C++和Java的略有不同，編譯器只輸出構建代碼的描述符來生成類，而由Python的元類來執行工作。本文檔描述了元類開始生效以后的東西。
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13.1?? 編譯器的使用
ProtocolBuffer通過編譯器的 –python_out= 選項來生成Python的相關類。這個參數實際上是指定輸出的Python類放在哪個目錄下。編譯器會為每個 .proto 文件生成一個對應的 .py 文件。輸出文件名與輸入文件名相關，不過有兩處修改：
·?? 擴展名 .proto 改為 .py 。
·?? 路徑名的修改。
如果你按照如下調用編譯器:
protoc --proto_path=src --python_out=build/gen src/foo.proto src/bar/baz.proto
編譯器會自動讀取兩個 .proto 文件然后產生兩個輸出文件。在需要時編譯器會自動創建目錄，不過 –python_out 指定的目錄不會自動創建。
需要注意的是，如果 .proto 文件名或路徑包含有無法在Python中使用的模塊名(如連字符)，就會被自動轉換為下劃線。所以文件 foo-bar.proto 會變成 foo_bar_pb2.py 。
Note
在每個文件后綴的 _pb2.py 中的2代表ProtocolBuffer版本2。版本1僅在Google內部使用，但是你仍然可以在以前發布的一些代碼中找到它。自動版本2開始，ProtocolBuffer開始使用完全不同的接口了，從此Python也沒有編譯時類型檢查了，我們加上這個版本號來標志Python文件名。
13.2?? 包
Python代碼生成根本不在乎包的名字。因為Python使用目錄名來做包名。
13.3?? 消息
先看看一個簡單的消息聲明:
message Foo {}
ProtocolBuffer編譯器會生成類Foo，它是 google.protobuf.Message 的子類。這個實體類，不含有虛擬方法。不像C++和Java，Python生成類對優化選項不感冒；實際上Python的生成代碼已經為代碼大小做了優化。
你不能繼承Foo的子類。生成類被設計不可以被繼承，否則會被打破一些設計。另外，繼承本類也是不好的設計。
Python的消息類沒有特定的公共成員，而是定義接口，極其嵌套的字段、消息和枚舉類型。
一個消息可以在另外一個消息中聲明，例如 message Foo { message Bar {}} 。在這種情況下，Bar類定義為Foo的一個靜態成員，所以你可以通過 Foo.Bar 來引用。
13.4?? 字段
對于消息類型中的每一個字段，都有對應的同名成員。
13.4.1?? 簡單字段
如果你有一個簡單字段(包括可選的和重復的)，也就是非消息字段，你可以通過簡單字段的方式來管理，例如foo字段的類型是int32，你可以:
message.foo=123
print message.foo
注意設置foo的值，如果類型錯誤會拋出TypeError。
如果foo在賦值之前就讀取，就會使用缺省值。想要檢查是否已經賦值，可以用 HasField() ，而清除該字段的值用 ClearField() 。例如:
assert not message.HasField("foo")
message.foo=123
assert message.HasField("foo")
message.ClearField("foo")
assert not message.HasField("foo")
13.4.2?? 簡單消息字段
消息類型工作方式略有不同。你無法為一個嵌入消息字段賦值。而是直接操作這個消息的成員。因為實例化上層消息時，其包含的子消息同時也實例化了，例如定義:
message Foo {
??? optional Bar bar=1;
}
message bar {
??? optional int32 i=1;
}
你不可以這么做，因為不能做消息類型字段的賦值:
foo=Foo()
foo.bar=Bar()?? #WRONG!
而是可以直接對消息類型字段的成員賦值:
foo=Foo()
assert not foo.HasField("bar")
foo.bar.i=1
assert foo.HasField("bar")
注意簡單的讀取消息類型字段的未賦值成員只不過是打印其缺省值:
foo=Foo()
assert not foo.HasField("bar")
print foo.bar.i #打印i的缺省值
assert not foo.HasField("bar")
13.4.3?? 重復字段
重復字段表現的像是Python的序列類型。如果是嵌入的消息，你無法為字段直接賦值，但是你可以管理。例如給定的定義:
message Foo {
??? repeated int32 nums=1;
}
你就可以這么做:
foo=Foo()
foo.nums.append(15)
foo.nums.append(32)
assert len(foo.nums)==2
assert foo.nums[0]==15
assert foo.nums[1]==32
for i in foo.nums:
??? print i
foo.nums[1]=56
assert foo.nums[1]==56
作為一種簡單字段，清除該字段必須使用 ClearField() 。
13.4.4?? 重復消息字段
重復消息字段工作方式與重復字段很像，除了 add() 方法用于返回新的對象以外。例如如下定義:
message Foo {
??? repeated Bar bar=1;
}
message Bar {
??? optional int32 i=1;
}
你可以這么做:
foo=Foo()
bar=foo.bars.add()
bar.i=15
bar=foo.bars.add()
bar.i=32
assert len(foo.bars)==2
assert foo.bars[0].i==15
assert foo.bars[1].i==32
for bar in foo.bars:
??? print bar.i
foo.bars[1].i=56
assert foo.bars[1].i==56
13.4.5?? 枚舉類型
@waiting …
13.4.6?? 擴展
@waiting …
?
13.5?? 服務
?
13.5.1?? 接口
一個簡單的接口定義:
service Foo {
??? rpc Bar(FooRequest) returns(FooResponse);
}
ProtocolBuffer的編譯器會生成類 Foo 來展示這個服務。 Foo 將會擁有每個服務定義的方法。在這種情況下 Bar 方法的定義是:
def Bar(self,rpc_controller,request,done)
參數等效于 Service.CallMethod() ，除了隱含的 method_descriptor 參數。
這些生成的方法被定義為可以被子類重載。缺省實現只是簡單的調用 controller.SetFailed() 而拋出錯誤信息告之尚未實現。然后調用done回調。在實現你自己的服務時，你必須繼承生成類，然后重載各個接口方法。
Foo繼承了 Service 接口。ProtocolBuffer編譯器會自動聲響相關的實現方法：
·?? GetDescriptor ：返回服務的 ServiceDescriptor 。
·?? CallMethod ：檢測需要調用哪個方法，并且直接調用。
·?? GetRequestClass 和 GetResponseClass ：返回指定方法的請求和響應類。
13.5.2?? 存根(Stub)
ProtocolBuffer編譯器也會為每個服務接口提供一個存根實現，用于客戶端發送請求到服務器。對于Foo服務，存根實現是 Foo_Stub 。
Foo_Stub 是Foo的子類，他的構造器是一個 RpcChannel 。存根會實現調用每個服務方法的 CallMethod() 。
ProtocolBuffer哭并不包含RPC實現。然而，它包含了你構造服務類的所有工具，不過選擇RPC實現則隨你喜歡。你只需要提供 RpcChannel 和 RpcController 的實現即可。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的google ProtoBuf开发者指南的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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