Golang gRPC实践 连载三 Protobuf语法
Protobuf语法
gRPC推荐使用proto3,本节只介绍常用语法,更多高级使用姿势请参考官方文档
Message定义
一个message类型定义描述了一个请求或相应的消息格式,可以包含多种类型字段。例如定义一个搜索请求的消息格式,每个请求包含查询字符串、页码、每页数目。
syntax = "proto3"; message SearchRequest { string query = 1; // 查询字符串 int32 page_number = 2; // 页码 int32 result_per_page = 3; // 每页条数 }
首行声明使用的protobuf版本为proto3
SearchRequest 定义了三个字段,每个字段声明以分号结尾,可使用双斜线//
添加注释。
字段类型声明
所有的字段需要前置声明数据类型,上面的示例指定了两个数值类型和一个字符串类型。除了基本的标量类型还有复合类型,如枚举、其它message类型等。
标识符Tags
可以看到,消息的定义中,每个字段都有一个唯一的数值型标识符。这些标识符用于标识字段在消息中的二进制格式,使用中的类型不应该随意改动。需要注意的是,[1-15]内的标识在编码时只占用一个字节,包含标识符和字段类型。[16-2047]之间的标识符占用2个字节。建议为频繁出现的消息元素使用[1-15]间的标识符。如果考虑到以后可能或扩展频繁元素,可以预留一些标识符。
最小的标识符可以从1开始,最大到229 - 1,或536,870,911。不可以使用[19000-19999]之间的标识符, Protobuf协议实现中预留了这些标识符。在.proto文件中使用这些预留标识号,编译时就会报错。
字段规则
repeated:标识字段可以重复任意次,类似数组
proto3不支持proto2中的required和optional
添加更多message类型
一个.proto文件中可以定义多个消息类型,一般用于同时定义多个相关的消息,例如在同一个.proto文件中同时定义搜索请求和响应消息:
syntax = "proto3"; // SearchRequest 搜索请求 message SearchRequest { string query = 1; // 查询字符串 int32 page_number = 2; // 页码 int32 result_per_page = 3; // 每页条数 } // SearchResponse 搜索响应 message SearchResponse { ... }
添加注释
向.proto文件中添加注释,支持C风格双斜线//
单行注释
保留字段与标识符
可以使用reserved关键字指定保留字段和保留标识符:
message Foo { reserved 2, 15, 9 to 11; reserved "foo", "bar"; }
注意,不能在一个reserved声明中混合字段名和标识符。
.proto文件编译结果
当使用protocol buffer编译器运行.proto
文件时,编译器将生成所选语言的代码,用于使用在.proto
文件中定义的消息类型、服务接口约定等。不同语言生成的代码格式不同:
C++: 每个
.proto
文件生成一个.h
文件和一个.cc
文件,每个消息类型对应一个类Java: 生成一个
.java
文件,同样每个消息对应一个类,同时还有一个特殊的Builder
类用于创建消息接口Python: 姿势不太一样,每个
.proto
文件中的消息类型生成一个含有静态描述符的模块,该模块与一个元类metaclass在运行时创建需要的Python数据访问类Go: 生成一个
.pb.go
文件,每个消息类型对应一个结构体Ruby: 生成一个
.rb
文件的Ruby模块,包含所有消息类型JavaNano: 类似Java,但不包含
Builder
类Objective-C: 每个
.proto
文件生成一个pbobjc.h
和一个pbobjc.m
文件C#: 生成
.cs
文件包含,每个消息类型对应一个类
各种语言的更多的使用方法请参考官方API文档
数据类型
这里直接引用官方文档的描述:
.proto | C++ | Java | Python | Go | Ruby | C# |
---|---|---|---|---|---|---|
double | double | double | float | float64 | Float | double |
float | float | float | float | float32 | Float | float |
int32 | int32 | int | int | int32 | Fixnum or Bignum | int |
int64 | int64 | long | ing/long[3] | int64 | Bignum | long |
uint32 | uint32 | int[1] | int/long[3] | uint32 | Fixnum or Bignum | uint |
uint64 | uint64 | long[1] | int/long[3] | uint64 | Bignum | ulong |
sint32 | int32 | int | intj | int32 | Fixnum or Bignum | int |
sint64 | int64 | long | int/long[3] | int64 | Bignum | long |
fixed32 | uint32 | int[1] | int | uint32 | Fixnum or Bignum | uint |
fixed64 | uint64 | long[1] | int/long[3] | uint64 | Bignum | ulong |
sfixed32 | int32 | int | int | int32 | Fixnum or Bignum | int |
sfixed64 | int64 | long | int/long[3] | int64 | Bignum | long |
bool | bool | boolean | boolean | bool | TrueClass/FalseClass | bool |
string | string | String | str/unicode[4] | string | String(UTF-8) | string |
bytes | string | ByteString | str | []byte | String(ASCII-8BIT) | ByteString |
关于这些类型在序列化时的编码规则请参考 Protocol Buffer Encoding.
[1] java
[2] all
[3] 64
[4] Python
默认值
字符串类型默认为空字符串
字节类型默认为空字节
布尔类型默认false
数值类型默认为0值
enums类型默认为第一个定义的枚举值,必须是0
针对不同语言的默认值的具体行为参考 generated code guide
枚举(Enum) TODO
使用其它Message
message SearchResponse { repeated Result results = 1; } message Result { string url = 1; string title = 2; repeated string snippets = 3; }
message支持嵌套使用,作为另一message中的字段类型
导入定义(import)
可以使用import语句导入使用其它描述文件中声明的类型
import "others.proto";
protocol buffer编译器会在 -I / --proto_path
参数指定的目录中查找导入的文件,如果没有指定该参数,默认在当前目录中查找。
Message嵌套
message SearchResponse { message Result { string url = 1; string title = 2; repeated string snippets = 3; } repeated Result results = 1; }
内部声明的message类型名称只可在内部直接使用,在外部引用需要前置父级message名称,如Parent.Type
:
message SomeOtherMessage { SearchResponse.Result result = 1; }
支持多层嵌套:
message Outer { // Level 0 message MiddleAA { // Level 1 message Inner { // Level 2 int64 ival = 1; bool booly = 2; } } message MiddleBB { // Level 1 message Inner { // Level 2 int32 ival = 1; bool booly = 2; } } }
Message更新 TODO
Map类型
proto3支持map类型声明:
map<key_type, value_type> map_field = N; message Project {...} map<string, Project> projects = 1;
键、值类型可以是内置的标量类型,也可以是自定义message类型
字段不支持
repeated
属性不要依赖map类型的字段顺序
包(Packages)
在.proto
文件中使用package
声明包名,避免命名冲突。
syntax = "proto3"; package foo.bar; message Open {...}
在其他的消息格式定义中可以使用包名+消息名的方式来使用类型,如:
message Foo { ... foo.bar.Open open = 1; ... }
在不同的语言中,包名定义对编译后生成的代码的影响不同:
C++ 中:对应C++命名空间,例如
Open
会在命名空间foo::bar
中Java 中:package会作为Java包名,除非指定了
option jave_package
选项Python 中:package被忽略
Go 中:默认使用package名作为包名,除非指定了
option go_package
选项JavaNano 中:同Java
C# 中:package会转换为驼峰式命名空间,如
Foo.Bar
,除非指定了option csharp_namespace
选项
定义服务(Service)
如果想要将消息类型用在RPC(远程方法调用)系统中,可以在.proto
文件中定义一个RPC服务接口,protocol buffer编译器会根据所选择的不同语言生成服务接口代码。例如,想要定义一个RPC服务并具有一个方法,该方法接收SearchRequest
并返回一个SearchResponse
,此时可以在.proto
文件中进行如下定义:
service SearchService { rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse) {} }
生成的接口代码作为客户端与服务端的约定,服务端必须实现定义的所有接口方法,客户端直接调用同名方法向服务端发起请求。比较蛋疼的是即便业务上不需要参数也必须指定一个请求消息,一般会定义一个空message。
选项(Options)
在定义.proto文件时可以标注一系列的options。Options并不改变整个文件声明的含义,但却可以影响特定环境下处理方式。完整的可用选项可以查看google/protobuf/descriptor.proto
.
一些选项是文件级别的,意味着它可以作用于顶层作用域,不包含在任何消息内部、enum或服务定义中。一些选项是消息级别的,可以用在消息定义的内部。当然有些选项可以作用在字段、enum类型、enum值、服务类型及服务方法中。但是到目前为止,并没有一种有效的选项能作用于这些类型。
一下是一些常用的选择:
java_package
(file option):指定生成java类所在的包,如果在.proto文件中没有明确的声明java_package,会使用默认包名。不需要生成java代码时不起作用java_outer_classname
(file option):指定生成Java类的名称,如果在.proto文件中没有明确声明java_outer_classname,生成的class名称将会根据.proto文件的名称采用驼峰式的命名方式进行生成。如(foo_bar.proto生成的java类名为FooBar.java),不需要生成java代码时不起任何作用objc_class_prefix
(file option): 指定Objective-C类前缀,会前置在所有类和枚举类型名之前。没有默认值,应该使用3-5个大写字母。注意所有2个字母的前缀是Apple保留的。
基本规范
描述文件以.proto
做为文件后缀,除结构定义外的语句以分号结尾
结构定义包括:message、service、enum
rpc方法定义结尾的分号可有可无
Message命名采用驼峰命名方式,字段命名采用小写字母加下划线分隔方式
message SongServerRequest { required string song_name = 1; }
Enums类型名采用驼峰命名方式,字段命名采用大写字母加下划线分隔方式
enum Foo { FIRST_VALUE = 1; SECOND_VALUE = 2; }
Service与rpc方法名统一采用驼峰式命名
详解Go语言编译结果 TODO
message对应golang中的struct,编译生成go代码后,字段名会转换为驼峰式
编译
通过定义好的.proto
文件生成Java, Python, C++, Go, Ruby, JavaNano, Objective-C, or C# 代码,需要安装编译器protoc
。参考Github项目google/protobuf安装编译器.Go语言需要同时安装一个特殊的插件:golang/protobuf。
运行命令:
protoc --proto_path=IMPORT_PATH --cpp_out=DST_DIR --java_out=DST_DIR --python_out=DST_DIR --go_out=DST_DIR --ruby_out=DST_DIR --javanano_out=DST_DIR --objc_out=DST_DIR --csharp_out=DST_DIR path/to/file.proto
这里只做参考就好,具体语言的编译实例请参考详细文档,其中,Go语言的使用姿势会在其它章节详细说明:
吐槽: 照着官方文档一步步操作不一定成功哦!
更多
Any 消息类型
Oneof 字段
自定义Options
这些用法在实践中很少使用,这里不做详细介绍,尤其自定义选项设计高级用法,有需要请参考官方文档。