golang 中根据 protobuf message name 动态实例化 protobuf 消息，消息内容通过输入 json 文件指定
背景：
项目中使用 protobuf 作为 rpc 调用协议，计划用 golang 实现一个压测工具，希望能够指定 message name 和 json 动态的构建 protobuf 消息；从 json 解析到 golang protobuf message 可以用 jsonpb，这里使用 UnmarshalString，函数签名
func UnmarshalString(str string, pb proto.Message) error
str 是 json 字符串，message 是自定义的 proto messgae 接口。于是剩下需要做的是通过 message name 获取对应的 proto.Message 接口，搜索了一下，对于 golang 没有找到很好的方法，检查了 protoc 生成的 golang 消息文件，可以按以下方式根据 message name 获取到 message type，然后利用 golang reflect 包实例画消息；
解决方式:
简单来说，就是需要根据 message name 获取到 message type, 然后利用 golang 反射实例化消息结构。从 message name 获取 message type，最直观的是维护一个 map[string]reflect.Type 的字典，protoc 生成的 golang 代码已经包含这个字典，自定义的 message 会通过 proto.RegisterType 注册到 protoTypes 和 revProtoTypes 这两个结构中，并提供 MessageName 和 MessageType 用来通过 name 获取 type 或者反之, 相关代码在 proto/properties.go 中, 由此可以实现通过 message name 获取到 message type 进而实例化消息的功能。
其它包括 enum 类型，extensions 都有相应的注册/获取函数 proto.RegisterEnum, proto.RegisterExtension;
示例:
以下以一个 rpc 消息定义为例实现从消息名称实例化一个消息实例，完整代码见 https://github.com/wuyidong/parse_pb_by_name_golang
以下一个简单 protobuf 做 rpc 协议的简单例子，我们在 package rpc 中定义了协议的一般格式，由协议头(Head)和消息本身(Body)组成，Body 全部为可选字段，用于填充具体的协议，Head 为固定格式, 其中 Head.message_type 用于标识 Body 所带有的协议类型，服务端根据 Head.message_type 路由到具体的处理过程，具体的协议如 CreateAccountRequest/CreateAccountResponse 等都作为 rpc.Body 的可选字段。
rpc.proto --> rpc 消息格式
package rpc;
message RPCMessage {
// 消息头部
required Head head = 1;
// 消息内容
required Body body = 2;
};
message Head {
// 请求 uuid
required string session_no = 1;
// 请求消息类型
required int32 message_type = 2;
};
message Body {
extensions 1000 to max;
};
message ResponseCode {
required int32 retcode = 1; // 返回码
optional string error_messgae = 2; // 返回失败时，错误信息
};
account.proto --> 账户相关操作
package rpc.account;
import "rpc.proto";
enum MessageType {
CREATE_ACCOUNT_REQUEST = 1001;
CREATE_ACCOUNT_RESPONSE = 1002;
DELETE_ACCOUNT_REQUEST = 1003;
DELETE_ACCOUNT_RESPONSE = 1004;
// ...
};
extend rpc.Body {
optional CreateAccountRequest create_account_request = 1001;
optional CreateAccountResponse create_account_response = 1002;
// ...
};
// account 相关操作接口
message CreateAccountRequest {
required string email = 1;
optional string name = 2; // 不指定则为 email
optional string passwd = 3; // 初始密码为 email
};
message CreateAccountResponse {
required ResponseCode rc = 1;
};
// ...
proto 代码编译之后，rpc.account 包被命名为 rpc_account, 以 CreateAccountRequest 为例，可以看到 protoc 编译后生成了如下 golang 代码:
// CreateAccountRequest 结构体定义
type CreateAccountRequest struct {
Email *string `protobuf:"bytes,1,req,name=email" json:"email,omitempty"`
Name *string `protobuf:"bytes,2,opt,name=name" json:"name,omitempty"`
Passwd *string `protobuf:"bytes,3,opt,name=passwd" json:"passwd,omitempty"`
XXX_unrecognized []byte `json:"-"`
}
// proto.Message 接口指定的函数
func (m *CreateAccountRequest) Reset() { *m = CreateAccountRequest{} }
func (m *CreateAccountRequest) String() string { return proto.CompactTextString(m) }
func (*CreateAccountRequest) ProtoMessage() {}
// extension type 定义
var E_CreateAccountRequest = &proto.ExtensionDesc{
ExtendedType: (*rpc.Body)(nil),
ExtensionType: (*CreateAccountRequest)(nil),
Field: 1001,
Name: "rpc.account.create_account_request",
Tag: "bytes,1001,opt,name=create_account_request",
Filename: "account.proto",
}
// 注册定义结构到 proto
func init() {
proto.RegisterType((*CreateAccountRequest)(nil), "rpc.account.CreateAccountRequest")
proto.RegisterEnum("rpc.account.MessageType", MessageType_name, MessageType_value)
proto.RegisterExtension(E_CreateAccountRequest)
}
其中 init 函数中三个 Register*** 函数将 CreateAccountRequest 相关信息注册到 proto 包中:
// github.com/golang/protobuf/proto/properties.go 中
func RegisterEnum(typeName string, unusedNameMap map[int32]string, valueMap map[string]int32) {
if _, ok := enumValueMaps[typeName]; ok {
panic("proto: duplicate enum registered: " + typeName)
}
enumValueMaps[typeName] = valueMap
}
// EnumValueMap returns the mapping from names to integers of the
// enum type enumType, or a nil if not found.
func EnumValueMap(enumType string) map[string]int32 {
return enumValueMaps[enumType]
}
func RegisterType(x Message, name string) {
if _, ok := protoTypes[name]; ok {
// TODO: Some day, make this a panic.
log.Printf("proto: duplicate proto type registered: %s", name)
return
}
t := reflect.TypeOf(x)
protoTypes[name] = t
revProtoTypes[t] = name
}
// MessageName returns the fully-qualified proto name for the given message type.
func MessageName(x Message) string {
type xname interface {
XXX_MessageName() string
}
if m, ok := x.(xname); ok {
return m.XXX_MessageName()
}
return revProtoTypes[reflect.TypeOf(x)]
}
// MessageType returns the message type (pointer to struct) for a named message.
func MessageType(name string) reflect.Type { return protoTypes[name] }
// github.com/golang/protobuf/proto/extensions.go 中
// RegisterExtension is called from the generated code.
func RegisterExtension(desc *ExtensionDesc) {
st := reflect.TypeOf(desc.ExtendedType).Elem()
m := extensionMaps[st]
if m == nil {
m = make(map[int32]*ExtensionDesc)
extensionMaps[st] = m
}
if _, ok := m[desc.Field]; ok {
panic("proto: duplicate extension registered: " + st.String() + " " + strconv.Itoa(int(desc.Field)))
}
m[desc.Field] = desc
}
// RegisteredExtensions returns a map of the registered extensions of a
// protocol buffer struct, indexed by the extension number.
// The argument pb should be a nil pointer to the struct type.
func RegisteredExtensions(pb Message) map[int32]*ExtensionDesc {
return extensionMaps[reflect.TypeOf(pb).Elem()]
}
对照 Register*** 的实现，可以看到通过 E_CreateAccountRequest 类型是注册到了 extensionMaps 下，这是个两层的map， map[extendedType]map[messageField]ExtensionType，messageFlied 为 rpc.Body 的字段标识，因此我们根据 RegisteredExtensions(rpc.Body) 可以获取到 rpc.Body 下所有的 extension 消息类型，messageFlied 则和我们之前在 MessageType 中定义的对应各消息的枚举类型一致，可以通过 EnumValueMap(rpc.account.MessageType)[rpc.account.create_account_request] 取到，因此可以通过消息名称获取到消息对应的 ExtensionDesc 类型, 其中 ExtensionType 即为消息类型。对应的我们用以下代码通过给定消息名称实例化一个消息结构:
// message id -> *proto.ExtensionDesc
// 记录 rpc.Body 的拓展消息
var RPCMessageBodyExtensions map[int32]*proto.ExtensionDesc
func init() {
RPCMessageBodyExtensions = proto.RegisteredExtensions((*rpc.Body)(nil))
}
// some utils for UMessage
// msgName: rpc.account.create_account_request
func GetRPCMessageObjectByName(msgName string) (msg proto.Message, err error) {
msgType := reflect.TypeOf(GetRPCMessageExtension(msgName).ExtensionType)
if msgType == nil {
err = fmt.Errorf("can't find message type")
return
}
// msgType is pointer
msg = reflect.Indirect(reflect.New(msgType.Elem())).Addr().Interface().(proto.Message)
return
}
// msgName: rpc.account.create_account_request
// namePrefix: rpc.account
// name: create_account_request
func GetNamePrefix(msgName string) (prefix string) {
items := strings.Split(msgName, ".")
prefix = strings.Join(items[0:len(items)-1], ".")
return
}
func GetName(msgName string) (name string) {
items := strings.Split(msgName, ".")
name = items[len(items)-1]
return
}
func GetRPCMessageId(msgName string) (msgId int32) {
msgTypeName := GetNamePrefix(msgName) + ".MessageType"
mapMsgNameId := proto.EnumValueMap(msgTypeName)
msgId = mapMsgNameId[strings.ToUpper(GetName(msgName))]
return
}
func GetRPCMessageExtension(msgName string) (extension *proto.ExtensionDesc) {
msgId := GetRPCMessageId(msgName)
extension = RPCMessageBodyExtensions[msgId]
return
}
