基于Protobuf动态解析在Java中的应用包含例子程序

最近在做ProtoBuf相关的项目，其中用到了动态解析，网上看了下相关资料和博文都比较少，自己来写一个记录一下学习过程。

Protocol Buffers是结构化数据格式标准，提供序列化和反序列方法，用于存储和交换。语言中立，平台无关、可扩展。目前官方提供了C++、Java、Python API，也有其他语言的开源api（比如php）。可通过 .proto文件生成对应语言的类代码
如果已知protobuf内容对应的是哪个类对象，则可以直接使用反序列化方法搞定（Xxx.parseFrom(inputStream)由二进制转换，TextFormat.merge(string, xxxBuilder)由文本转换）

而我们经常遇到的情况是，拿到一个被protobuf序列化的二进制内容，但不知道它的类型，无法获得对应的类对象。这种多见于需要处理各种各样未知的ProtoBuf对象的系统。ProtoBuf提供了动态解析机制来解决这个问题，它要求提供二进制内容的基础上，再提供对应类的Descriptor对象，在解析时通过DynamicMessage类的成员方法来获得对象结果。
最后问题就是Descriptor对象从哪里来？这是通过protoc --descriptor_set_out=$outputpath 命令生成descriptor文件，进而得到的。

代码如下：

cinema.proto

option java_package="com.liulei.cinema";

enum MovieType{
 CHILDREN=1;
 ADULT=2;
 NORMAL=3;
 OHTER=4;
}

enum Gender{
 MAN=1;
 WOMAN=2;
 OTHER=3;
}

message Movie{
 required string name=1;
 required MovieType type=2;
 optional int32 releaseTimeStamp=3;
 optional string description=4;
}

message Customer{
 required string name=1;
 optional Gender gender=2;
 optional int32 birthdayTimeStamp=3;
}

message Ticket{
 required int32 id=1;
 required Movie movie=2;
 required Customer customer=3;
}

Main.java

public static void main( String[] args ) {

  Cinema.Movie.Builder movieBuilder = Cinema.Movie.newBuilder();
  movieBuilder.setName("The Shining");
  movieBuilder.setType(Cinema.MovieType.ADULT);
  movieBuilder.setReleaseTimeStamp(327859200);

  System.out.println("Dynamic Message Parse by proto file");
  try {
   byte[] buffer3 = new byte[movieBuilder.build().getSerializedSize()];
   CodedOutputStream codedOutputStream3 = CodedOutputStream.newInstance(buffer3);
   try {
    movieBuilder.build().writeTo(codedOutputStream3);
    System.out.println(buffer3);
   } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   String protocCMD = "protoc --descriptor_set_out=cinema.description ./cinema.proto --proto_path=.";
   Process process = Runtime.getRuntime().exec(protocCMD);
   process.waitFor();
   int exitValue = process.exitValue();
   if (exitValue != 0) {
    System.out.println("protoc execute failed");
    return;
   }
   Descriptors.Descriptor pbDescritpor = null;
   DescriptorProtos.FileDescriptorSet descriptorSet = DescriptorProtos.FileDescriptorSet.parseFrom(new FileInputStream("./cinema.description"));
   for (DescriptorProtos.FileDescriptorProto fdp : descriptorSet.getFileList()) {
    Descriptors.FileDescriptor fileDescriptor = Descriptors.FileDescriptor.buildFrom(fdp, new Descriptors.FileDescriptor[]{});
    for (Descriptors.Descriptor descriptor : fileDescriptor.getMessageTypes()) {
     if (descriptor.getName().equals("Movie")) {
      System.out.println("Movie descriptor found");
      pbDescritpor = descriptor;
      break;
     }
    }
   }
   if (pbDescritpor == null) {
    System.out.println("No matched descriptor");
    return;
   }
   DynamicMessage.Builder pbBuilder = DynamicMessage.newBuilder(pbDescritpor);

   Message pbMessage = pbBuilder.mergeFrom(buffer3).build();
   System.out.println(pbMessage);

  } catch (Exception e) {
   System.out.println("Exception");
   e.printStackTrace();
  }
 }

执行结果：

Dynamic Message Parse From byte array
[B@597ccf6e
Movie descriptor found
name: "The Shining"
type: ADULT
releaseTimeStamp: 327859200

解释具体过程：

0.首先对.proto文件使用protoc命令，生成的descriptor文件中包含多个类对应的descriptor类信息（序列化的DescriptorSet内容）

1.首先取出序列化的DescriptorSet内容，FileDescriptorSet.parseFrom方法反序列化得到FileDescriptorSet对象

2.取出对应message类型的Descriptor。

DescriptorSet成员方法getFileList()，拿到多个FileDescriptorProto对象，再构建对应FileDescriptor。
FileDescriptor的成员方法getMessageTypes()得到所有Message的Descriptor对象，找到对应名字的Descriptor

3.用Descriptor对象反序列化对象

构建DynamicMessage.Builder对象builder，再调用builder的mergeFrom/merge方法得到Message对象

其中Descriptor相关类：

DescriptorProtos.DescriptorSet：protoc编译出来类文件中包含这个类，描述多个.proto文件中的类

DescriptorProtos.FileDescriptorProto：描述一个完整的.proto文件中的类

DescriptorProtos.FileDescriptor：由DescriptorProtos.FileDescriptorProto构建而来（buildFrom），描述1个完整.proto文件中的所有内容，包括message类型的Descriptor和其他被导入文件的Descriptor。

getMessageTypes()方法：返回List<Descriptors.Descriptor>。得到FileDescriptor内，所有message类型直接儿子的Descriptor列表

DescriptorProtos.Descriptor：描述一个message类型，通过getName()得到message的类名

以上这篇基于Protobuf动态解析在Java中的应用包含例子程序就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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