golang中protobuf包的安装和使用

一. protobuf包的安装

1.下载protoc编译器
下载链接: protocolbuffers/protobuf
解压后压缩包中有两个文件夹: bininclude, 将bin目录下的protoc.exe文件拷贝到GOPATH/bin目录下, 将include目录下的google文件夹拷贝到GOPATH/src目录下(其实可以放在任意位置,因为编译时需要手动指定该文件夹的路径, 下面再说)

2. 安装golang编译插件protoc-gen-go
protoc程序会调用protoc-gen-go插件, 将.proto文件自动生成golang代码, .proto文件中的message会生成golang结构体, 并具有相关的getter,setter等方法, 可以直接在golang代码中引用.
通过go get命令安装(会同时安装google.golang.org/protobuf模块):

go get google.golang.org/protobuf/cmd/protoc-gen-go

安装成功后会在GOPATH/bin下生成protoc-gen-go.exe可执行文件.

二. 编写proto文件

通过官方Tutorials中的一个列子来说明:

syntax = "proto3";
package tutorial;

import "google/protobuf/timestamp.proto";

option go_package = "./addressbook";

message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    string number = 1;
    PhoneType type = 2;
  }
  
  repeated PhoneNumber phones = 4;

  google.protobuf.Timestamp last_updated = 5;
}

message AddressBook {
  repeated Person people = 1;
}

其中:

  1. syntax设置语法类型, proto2proto3存在语法差异.
  2. package addressbook 标识包名称, 防止不同项目间命名冲突(暂未发现有什么用).
  3. import 引用其他proto文件, 如本例中引用了官方的时间戳类型.
  4. go_package设置生成的go文件的包路径(在编译时细说).
  5. 声明message, 相当于golang中的struct, 每个message可以包含多个字段; message可以嵌套声明, 如PhoneNumber, 也可以声明后在其他message中使用, 如AddressBook中的Person.
  6. message中的字段声明, 标量字段(如string name = 1)与golang中的字段类型一一对应(参考链接);
    message类型字段(如repeated PhoneNumber phones = 4);
    枚举字段(如enum PhoneType{...}), 枚举值必须从0开始;
    repeated字段对应golang中的slice(如repeated Person people =1, 即people []*Person);
    map字段对应golang中的map类型, 声明格式map对golang中的map[string]int64

1.关于package addressbook这一句, 不少文章都说它设置了生成的go代码的包名, 实际go的包名是由go_package或者编译命令参数--go_opt=M影响, 这一句就像上面说的,仅仅是名称标识, 可有可无, 不对结果产生影响.

  1. 关于字段上的=1, = 2, 官方文档说是每个元素在二进制编码中的标记, 但是并没理解什么意思, 也就照着写了.

三. 编译

先说明版本环境: [email protected], [email protected]

版本差异可能导致编译命令失效或报错, 我就是因为网上查了很多文章都不好使才写了这篇笔记-_-

我是在proto文件所在目录下执行的命令:

protoc -I=D:\Code\Go\src -I=. --go_out=. addressbook.proto
  1. -I--proto_path, 指定要引用的proto文件路径.
    第一个-I=D:\Code\Go\src就是上面说的protoc源码中include目录下google文件夹放置的位置, 也就是import "google/protobuf/timestamp.proto"引用官方类型的位置, 如果不加这一句会报这样的错误:
google/protobuf/timestamp.proto: File not found.
addressbook.proto:3:1: Import "google/protobuf/timestamp.proto" was not found or had errors.
addressbook.proto:23:3: "google.protobuf.Timestamp" is not defined.

所以我上面说google文件夹可以放在任意位置, protoc编译时似乎并不会识别GOPATH(或许是我没搞明白).
如果google文件夹放在你编写的proto文件的同级目录下, 可以省掉这一个参数.

  1. 第二个-I=.指明了要编译的proto文件的路径, 这个有点脱裤子放屁的感觉, 因为命令最后一个参数同样是要编译的proto文件的路径即文件名, 但是不加会报错:
addressbook.proto: File does not reside within any path specified using --proto_path (or -I).  You must specify a --proto_path which encompasses this fi
le.  Note that the proto_path must be an exact prefix of the .proto file names -- protoc is too dumb to figure out when two paths (e.g. absolute and rel
ative) are equivalent (it's harder than you think).
  1. --go_out=.参数, 其中--go_out设置protoc使用golang插件进行编译即protoc_gen_go, 其他语言也有对应的参数即插件. 而--go_out参数的值则指定了生成的go文件的路径, 这个就要与proto文件中的go_package配合, 例如我的这条命令就会生成./addressbook/addressbook.pb.go.
    可以这样理解, --go_out指定项目根目录, go_package指定go的包名和路径, 最后go文件是proto同名文件加".pb.go"后缀.

如果proto文件中不写go_package, 可以在命令中添加参数--go_opt=M{proto文件路径}={go包路径}, 例如:--go_opt=M./addressbook.proto=./addressbook, 与上面命令相同效果.

  1. 最后就是proto文件的路径了.

四. 在go代码中使用protobuf

package main

import (
    pb "demos/protobuf_demo/addressbook"  // 上面由proto编译生成的go文件
    "google.golang.org/protobuf/proto"    // 在安装protoc_gen_go时一并安装了该golang包
    "os"
)

func main() {

    // 初始化AddressBook
    p := pb.Person{
        Id: 1234,
        Name: "Isaac",
        Email: "[email protected]",
        Phones: []*pb.Person_PhoneNumber{
            {Number: "555-4321", Type: pb.Person_HOME},
        },
    }
    addressBook := &pb.AddressBook{
        People: []*pb.Person{&p},
    }

    // 将AddressBook对象序列化
    out, err := proto.Marshal(addressBook)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    // 将序列化后的数据写入文件
    if err = os.WriteFile("address", out, 0644); err != nil {
        panic(err)
    }


    // 从文件中读取数据
    in, err := os.ReadFile("address")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    // 将数据反序列化为AddressBook对象
    address := &pb.AddressBook{}
    if err = proto.Unmarshal(in, address); err != nil {
        panic(err)
    }
}

参考:
https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/gotutorial
https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/go-generated

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