XML和TLV打包解包性能比较
在开发协议的时候，经常会碰到打包解包的问题，不同的项目，不同的平台环境下会要求使用不同的打包解包格式，比如PC（Windows，Linux），或嵌入式设备（Arm），本文就使用XML（TinyXml库）和TLV打包解包的性能，做以比较。
有关TinyXml和TLV的介绍，在之前的博客TinyXml 读写XML文件和TLV 格式及编解码示例中可以看到。这里就不多说了。下边着重介绍一下我做的一个试验，请看Demo程序XML_VS_TLV，其完整源代码可以在此处下载：http://download.csdn.net/detail/chexlong/3845666，在VS2005环境下已经测试通过。
// XML_VS_TLV.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#define IN
#define OUT
#define RET_OK 0
#define RET_ERR -1
#define RET_PARAM -2
#define RET_MEM -3
#define RET_PACKET -4
#define NAME_LENGTH 20
#define COLOR_LENGTH 20
#define BUF_SIZE 32
//猫
typedef struct _CAT_INFO
{
char szName[12]; //名字
int iAge; //年龄
int iColor; //颜色
}CAT_INFO,*LPCAT_INFO;
/*
* XML 格式
*
* 选用XML格式编译时，将TLV格式对应宏 #define TLV_FORMAT 注释掉
* 将宏#define XML_FORMAT启用即可
*/
#define XML_FORMAT
#if defined (XML_FORMAT)
#include
#include "tinyxml.h"
#define XML_STR_FILE "cat.xml"
#define XML_STR_ROOT "xml-root"
#define XML_STR_CAT_INFO "cat-info"
#define XML_STR_CAT_NUM "num"
#define XML_STR_CAT_AGE "age"
#define XML_STR_CAT_COLOR "color"
#define XML_STR_CAT_NAME "name"
#define XML_RETURN(x) { if( RET_OK != (x) ) return RET_ERR; }
#define XML_ASSERT(x) { if( NULL == (x) ) return RET_ERR; }
//添加节点
int AddLeafNode( TiXmlNode* pElmParent, const char* pszNode, const char* pszText )
{
TiXmlElement elmNode(pszNode);
TiXmlText elmText(pszText);
XML_ASSERT( elmNode.InsertEndChild( elmText ) );
XML_ASSERT( pElmParent->InsertEndChild( elmNode ) );
return RET_OK;
}
//删除节点
int GetLeafNode( TiXmlNode* pElmParent, char* pszNode, char* pszText )
{
TiXmlNode *pTemp;
if ( pElmParent && ( pTemp = pElmParent->FirstChild( pszNode ) ) )
{
if ( pTemp = pTemp->FirstChild() )
{
strcpy( pszText, pTemp->Value() );
return RET_OK;
}
}
return RET_ERR;
}
//XML格式打包
int XML_EncodeCat(LPCAT_INFO pCatInfo, char *pBuf,unsigned int &iLen)
{
if (!pCatInfo)
{
return RET_PARAM;
}
TiXmlDeclaration Declaration( "1.0","", "" ); // 建立XML头结构
TiXmlDocument xmlDoc;
xmlDoc.InsertEndChild( Declaration ); // 把XML头结构插入当前文档
TiXmlElement elmRoot(XML_STR_ROOT);
char szBuf[128];
szBuf[0] = '\0';
//猫的名字
if ( '\0' != pCatInfo->szName[0] )
{
XML_RETURN( AddLeafNode( &elmRoot, XML_STR_CAT_NAME, pCatInfo->szName ) );
}
//年龄
sprintf( szBuf,"%d", pCatInfo->iAge );
XML_RETURN( AddLeafNode( &elmRoot, XML_STR_CAT_AGE, szBuf ) );
//颜色
sprintf( szBuf,"%d", pCatInfo->iColor );
XML_RETURN( AddLeafNode( &elmRoot, XML_STR_CAT_COLOR, szBuf ) );
XML_ASSERT( xmlDoc.InsertEndChild( elmRoot ) );
//转换成字符串
if ( !xmlDoc.DocToString(pBuf,iLen,iLen) )
{
return RET_PACKET;
}
return RET_OK;
}
//XML格式解包
int XML_DecodeCat(char *pBuf, int iLen, LPCAT_INFO pCatInfo)
{
TiXmlDocument xmlDoc;
const char * p = NULL;
p = xmlDoc.Parse(pBuf);
if ( !p )
{
return RET_PACKET;
}
TiXmlNode *pRootNode;
char szBuf[128];
szBuf[0] = '\0';
XML_ASSERT( pRootNode = xmlDoc.RootElement() );
GetLeafNode(pRootNode,XML_STR_CAT_NAME,pCatInfo->szName);
GetLeafNode(pRootNode,XML_STR_CAT_AGE,szBuf);
pCatInfo->iAge = atoi(szBuf);
GetLeafNode(pRootNode,XML_STR_CAT_COLOR,szBuf);
pCatInfo->iColor = atoi(szBuf);
return RET_OK;
}
#endif // #if defined (XML_FORMAT)
/*
* TLV 格式
*
* 选用TLV格式编译时，将XML格式对应宏 #define XML_FORMAT 注释掉
* 将宏#define TLV_FORMAT启用即可
*/
//#define TLV_FORMAT
#if defined(TLV_FORMAT)
#include
#include
#include
#pragma comment(lib, "WS2_32")
enum emTLVNodeType
{
emTlvNNone = 0,
emTlvNRoot, //根节点
emTlvName, //名字
emTlvAge, //年龄
emTlvColor //颜色 1 白色 2 黑色
};
class CTlvPacket
{
public:
CTlvPacket(char *pBuf,unsigned int len):m_pData(pBuf),m_uiLength(len),m_pEndData(m_pData+len),m_pWritePtr(m_pData),m_pReadPtr(m_pData) { }
~CTlvPacket() { }
bool WriteInt(int data,bool bMovePtr = true)
{
int tmp = htonl(data);
return Write(&tmp,sizeof(int));
}
bool Write(const void *pDst,unsigned int uiCount)
{
::memcpy(m_pWritePtr,pDst,uiCount);
m_pWritePtr += uiCount;
return m_pWritePtr < m_pEndData ? true : false;
}
bool ReadInt(int *data,bool bMovePtr = true)
{
Read(data,sizeof(int));
*data = ntohl(*data);
return true;
}
bool Read(void *pDst,unsigned int uiCount)
{
::memcpy(pDst,m_pReadPtr,uiCount);
m_pReadPtr += uiCount;
return m_pReadPtr < m_pEndData ? true : false;
}
private:
char *m_pData;
unsigned int m_uiLength;
char *m_pEndData;
char *m_pWritePtr;
char *m_pReadPtr;
};
/*
格式：
root L1 V
T L V T L V T L V
L1 的长度即为“T L V T L V T L V”的长度
*/
//TLV格式打包
int TLV_EncodeCat(LPCAT_INFO pCatInfo, char *pBuf, unsigned int &iLen)
{
if (!pCatInfo || !pBuf)
{
return RET_PARAM;
}
CTlvPacket enc(pBuf,iLen);
enc.WriteInt(emTlvNRoot);
enc.WriteInt(20+12+12); //length
enc.WriteInt(emTlvName);//猫的名字
enc.WriteInt(12);
enc.Write(pCatInfo->szName,12);
enc.WriteInt(emTlvAge);//年龄
enc.WriteInt(4);
enc.WriteInt(pCatInfo->iAge);
enc.WriteInt(emTlvColor);//颜色
enc.WriteInt(4);
enc.WriteInt(pCatInfo->iColor);
iLen = 8+20+12+12;
return RET_OK;
}
//TLV格式解包
int TLV_DecodeCat(char *pBuf, int iLen, LPCAT_INFO pCatInfo)
{
if (!pCatInfo || !pBuf)
{
return RET_PARAM;
}
CTlvPacket encDec(pBuf,iLen);
int iType;
int iSum,iLength;
encDec.ReadInt(&iType);
if (emTlvNRoot != iType)
{
return RET_PACKET;
}
encDec.ReadInt(&iSum);
while (iSum > 0)
{
encDec.ReadInt(&iType);
encDec.ReadInt(&iLength);
switch(iType)
{
case emTlvName:
encDec.Read(pCatInfo->szName,12);
iSum -= 20;
break;
case emTlvAge:
encDec.ReadInt(&pCatInfo->iAge);
iSum -= 12;
break;
case emTlvColor:
encDec.ReadInt(&pCatInfo->iColor);
iSum -= 12;
break;
default:
printf("TLV_DecodeCat unkonwn error. \n");
break;
}
}
return RET_OK;
}
#endif //#if defined(TLV_FORMAT)
int main(int argc, char* argv[])
{
int iRet;
unsigned int iLen;
char buf[256] = {0};
CAT_INFO cat;
memset(&cat,0,sizeof(cat));
strcpy(cat.szName,"Tom");
cat.iAge = 5;
cat.iColor = 2;
DWORD dwStart,dwEnd;
dwStart = ::GetTickCount();
//循环一万次，可以明显看出用时区别
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
#if defined XML_FORMAT
iRet = XML_EncodeCat(&cat,buf,iLen);
if ( RET_OK == iRet )
{
//printf("XML_EncodeCat ok, iLen = %d. \n",iLen);
}
else
{
printf("XML_EncodeCat error \n");
}
memset(&cat,0,sizeof(cat));
iRet = XML_DecodeCat(buf,iLen,&cat);
if ( RET_OK == iRet )
{
//printf("XML_DecodeCat ok, No = %d, cat name = %s, age = %d, color = %d. \n",i, cat.szName,cat.iAge,cat.iColor);
}
else
{
printf("XML_DecodeCat error, code = %d. \n", iRet);
}
#elif defined TLV_FORMAT
iRet = TLV_EncodeCat(&cat,buf,iLen);
if ( RET_OK == iRet )
{
//printf("TLV_EncodeCat ok, iLen = %d. \n",iLen);
}
else
{
printf("TLV_EncodeCat error \n");
}
memset(&cat,0,sizeof(cat));
iRet = TLV_DecodeCat(buf,iLen,&cat);
if ( RET_OK == iRet )
{
//printf("TLV_DecodeCat ok, No = %d, cat name = %s, age = %d, color = %d. \n",i, cat.szName,cat.iAge,cat.iColor);
}
else
{
printf("TLV_DecodeCat error, code = %d. \n", iRet);
}
#endif
}
dwEnd = ::GetTickCount();
DWORD dwMilliseconds = dwEnd - dwStart;
#if defined XML_FORMAT
printf("XML dwMilliseconds = %ld",dwMilliseconds);
#elif defined TLV_FORMAT
printf("TLV dwMilliseconds = %ld",dwMilliseconds);
#endif
int iWait = getchar();
return 0;
}
分别用XML格式和TLV格式对代码进行编译。下边是Debug模式下使用XML和TLV内存截图：
XML格式
TLV格式
从上图可以看出，XML格式具有很好的可读性，容易阅读也就容易书写，这是XML的优点。而使用TLV格式，却不容易阅读，看起来很费劲的样子，但是它是二进制的，接近计算机的语言，所以对计算机来说很容易阅读。
在同一台电脑上（我本本是XP系统，不同的电脑上运行会有差异），手动点击XML_VS_TLV.exe，以观察在XML和TLV格式下运行程序的耗时情况
| 次数 | XML /毫秒 | TLV /毫秒 |
| 1 | 2297 | 31 |
| 2 | 2265 | 31 |
| 3 | 2281 | 31 |
| 4 | 2266 | 31 |
| 5 | 2265 | 31 |
| 平均 | 2274.8 | 31.2 |
从上表可以看出，使用XML格式打包解包，在我的PC上平均耗时2274.8毫秒，而使用TLV则耗时31.2毫秒，使用TLV大约可以节约72.9倍的效率。
总结：使用XML，其打包包体可读性非常好，容易书写，但性能不及TLV；使用TLV，其性能远要好于XML，但可读性较差。在对性能要求不是很高的情况下，比如PC上的协议开发，宜使用XML格式，这样非常方便进行调试程序；在对性能要求很高的情况下，比如嵌入式设备Arm平台，宜使用TLV格式，这样非常节约CPU资源，也节省内存。