protobuf 编码

ProtoBuf编码基础——Varints, varints是一种将一个整数序列化为一个或者多个Bytes的方法，越小的整数，使用的Bytes越少。

Varints的基本规则是：

（a） 每个Byte的最高位(msb)是标志位，如果该位为1，表示该Byte后面还有其它Byte，如果该位为0，表示该Byte是最后一个Byte。

（b）每个Byte的低7位是用来存数值的位

（c）Varints方法用Litte-Endian(小端）字节序

举个例子：300用Varints序列化的结果是1010 1100 0000 0010，运算过程如下 所示：

1010 1100 0000 0010->010 1100 000 0010（去标志位）->

000 0010 010 1100（调整字节序）-> 1 0010 1100 ->256+32+8+4=300（计算值）

ProtoBuf中消息的编码规则：

（a）每条消息(message)都是有一系列的key-value对组成的, key和value分别采用不同的编码方式。

（b）对某一条件消息(message)进行编码的时候，是把该消息中所有的key-value对序列化成二进制字节流；而解码的时候，解码程序读入二进制的字节流，解析出每一个key-value对，如果解码过程中遇到识别不出来的类型，直接跳过。这样的机制，保证了即使该消息添加了新的字段，也不会影响旧的编/解码程序正常工作。

（c）key由两部分组成，一部分是在定义消息时对字段的编号（field_num），另一部分是字段类型（wire_type）。字段类型定义如下表所示。

Type	Meaning	Used For
0	Varint	int32, int64, uint32, uint64, sint32, sint64, bool, enum
1	64-bit	fixed64, sfixed64, double
2	Length-delimited	string, bytes, embedded messages, packed repeated fields
3	Start group	groups (deprecated)
4	End group	groups (deprecated)
5	32-bit	fixed32, sfixed32, float

（d）key的编码方式：field_num << 3 | wire_type

（e）varint类型(wire_type=0)的编码，与第(1)部分中介绍的方法基本一致，但是int32, int64和sint32,sint64有些特别之处：int32和int64就是简单的按varints方法来编码，所以像-1、-2这样负数也会占比较多的Bytes。于是sint32和sint64采用了一种改进的方法：先采用Zigzag方法将所有的整数（正数、0和负数）一一映射到所有的无符号数上，然后再采用varints编码方法进行编码。Zigzag映射函数为：

Zigzag(n) = (n << 1) ^ (n >> 31),  n为sint32时

Zigzag(n) = (n << 1) ^ (n >> 63),  n为sint64时

这样映射后再进行编码的好处就是绝对值比较小的负数序列化后的结果占的Bytes数也会比较少。

（f）64-bit(wire_type=1)和32-bit(wire_type=5)的编码方式就比较简单了，直接在key后面跟上64bits或32bits，采用Little-Endian(小端)字节序。

（g）length-delimited(wire_type=2)的编码方式：key+length+content, key的编码方式是统一的，length采用varints编码方式，content就是由length指定的长度的Bytes。

（h）wire_type=3和4的现在已经不推荐使用了，因此这里也不再做介绍。