Protocol Buffer技术详解(Java实例)
该篇Blog和上一篇（C++实例）基本相同，只是面向于我们团队中的Java工程师，毕竟我们项目的前端部分是基于Android开发的，而且我们研发团队中目前主要使用的开发语言就是C++、Java和Python，其中Python主要用于编写各种工具程序。然而为了保证该篇Blog的完整性和独立性，我仍然会将上一篇Blog中已经出现的内容再一次赘述，同时对于Java中特有的部分也会着重介绍。
一、生成目标语言代码。
下面的命令帮助我们将MyMessage.proto文件中定义的一组Protocol Buffer格式的消息编译成目标语言（Java）的代码。至于消息的内容，我们会在后面以分段的形式逐一列出，同时也会在附件中给出所有源代码。
protoc -I=./message --java_out=./src ./MyMessage.proto
从上面的命令行参数中可以看出，待编译的文件为MyMessage.proto，他存放在当前目录的message子目录下。--java_out参数则指示编译工具我们需要生成目标语言是java，输出目录是当前目录的src子目录。这里需要补充说明的是，因为在MyMessage.proto文件中定义了option java_package = "com.lsk.lyphone"的文件级选项，所以输出的目前是src/com/lsk/lyphone，生成的目标代码文件名是MyMessage.java。
二、简单message生成的Java代码。
这里先定义一个最简单的message，其中只是包含原始类型的字段。
option java_package = "com.lsk.lyphone";
option java_outer_classname = "LYPhoneMessage";
option optimize_for = LITE_RUNTIME;
message LogonReqMessage {
required int64 acctID = 1;
required string passwd = 2;
}
对于选项java_package和java_outer_classname的功能，我们已经在之前的一篇Blog（语言规范）中进行了清晰的阐述，这里就不在另行介绍了。然而对于选项optimize_for，这里将结合本例给出一些实用性描述。
当前.proto文件中该选项的值为LITE_RUNTIME，因此由该.proto文件生成的所有Java类的父类均为com.google.protobuf.GeneratedMessageLite，而非com.google.protobuf.GeneratedMessage，同时与之对应的Builder类则均继承自com.google.protobuf.MessageLiteOrBuilder，而非com.google.protobuf.MessageOrBuilder。在之前的博客中已经给出了一些简要的说明，MessageLite接口是Message的父接口，在MessageLite中将缺少Protocol Buffer对反射的支持，而此功能均在Message接口中提供了接口规范，同时又在其实现类GeneratedMessage中给予了最小功能的实现。对于我们的项目而言，整个系统相对比较封闭，不会和更多的外部程序进行交互，与此同时，我们的客户端部分又是运行在Android平台，有鉴于此，我们考虑使用LITE版本的Protocol Buffer。这样不仅可以得到更高编码效率，而且生成代码编译后所占用的资源也会更少，至于反射所能带来的灵活性和极易扩展性，对于该项目而言完全可以忽略。下面我们来看一下由message LogonReqMessage生成的Java类的部分声明，以及常用方法的说明性注释。
在做各种case的对比性分析之前必须要事先声明的是，Protocol Buffer针对Java语言所生成的代码和C++相比存在一个非常重要的差别，即为每个消息均会生成一个Builder接口和一个与消息对应的实现类，该实现类又将同时实现生成的Builder接口和扩展Protocol Buffer内置的GeneratedMessageLite（或GeneratedMessage）类。这一点对于Protocol Buffer而言，是巧妙的使用了设计模式中的Builder模式。换言之，对于所有消息字段的修改操作均需要通过与其对应的Builder接口辅助完成。相信我们会通过对下面用例的学习可以得到更为清楚的认识。
1 //用于修改LogonReqMessage消息字段的辅助Builder接口。
2 //该接口会为消息中的每个字段均提供getter和setter方法。
3 public interface LogonReqMessageOrBuilder
4 extends com.google.protobuf.MessageLiteOrBuilder {
5
6 // required int64 acctID = 1;
7 boolean hasAcctID();
8 long getAcctID();
9
10 // required string passwd = 2;
11 boolean hasPasswd();
12 String getPasswd();
13 }
14 //该类为final类，即不可以在被子类化了。这一点在Protocol Buffer的官方文档中给予了明确
15 //的说明，因为子类化将会破坏序列化和反序列化的过程。
16 public static final class LogonReqMessage extends
17 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite
18 implements LogonReqMessageOrBuilder {
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20 // Use LogonReqMessage.newBuilder() to construct.
21 // 由于所有构造函数均为私有方法，由此可见，我们不能直接new LogonReqMessage的对象
22 // 实例，而是只能通过与其对应Builder来构造，或是直接通过反序列化的方式生成。
23 private LogonReqMessage(Builder builder) {
24 super(builder);
25 }
26 //该静态方法为该类Builder接口的工厂方法。返回的Builder实现类在完成各个字段的
27 //初始化后，通过build()方法返回与其对应的消息实现类，即LogonReqMessage。
28 public static Builder newBuilder() { return Builder.create(); }
29 //通过该类的对象获取与其对应的Builder类对象，一般用于通过Builder类完成消息字段的修改。
30 public Builder toBuilder() { return newBuilder(this); }
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32 private LogonReqMessage(boolean noInit) {}
33 //判断当前对象的所有字段是否都已经被初始化。
34 public final boolean isInitialized() {
35 ... ...
36 }
37 //获取已经被初始化后的对象序列化时所占用的字节空间。
38 public int getSerializedSize() {
39 ... ...
40 }
41 //从内存中饭序列化LogonReqMessage对象。
42 //Protocol Buffer中还提供其他一些接口方法，用于从不同的数据源反序列化对象。
43 public static com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage parseFrom(byte[] data)
44 throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
45 return newBuilder().mergeFrom(data).buildParsed();
46 }
47 //功能和上一个函数相同，只是输入源改为InputStream接口。
48 public static com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage parseFrom(java.io.InputStream input)
49 throws java.io.IOException {
50 return newBuilder().mergeFrom(input).buildParsed();
51 }
52
53 // required int64 acctID = 1;
54 // 下面的静态变量对应于该字段在.proto中定义的标签号。该变量的命名规则为：字段(全部大写) + _FIELD_NUMBER。
55 public static final int ACCTID_FIELD_NUMBER = 1;
56 public boolean hasAcctID() {
57 return ((bitField0_ & 0x00000001) == 0x00000001);
58 }
59 public long getAcctID() {
60 return acctID_;
61 }
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63 // required string passwd = 2;
64 public static final int PASSWD_FIELD_NUMBER = 2;
65 public boolean hasPasswd() {
66 return ((bitField0_ & 0x00000002) == 0x00000002);
67 }
68 public String getPasswd() {
69 ... ...
70 }
71 //每一个Message类都会包含一个静态内部类，即与之对应的Builder类。上面代码中所涉及的Builder类均为该内部类。
72 public static final class Builder extends
73 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite.Builder<
74 com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage, Builder>
75 implements com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessageOrBuilder {
76 //清空当前对象中的所有设置。调用该函数之后，本例中的hasAcctID和hasPasswd都会返回false。
77 public Builder clear() {
78 super.clear();
79 acctID_ = 0L;
80 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000001);
81 passwd_ = "";
82 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000002);
83 return this;
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