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在 Go 中使用 Protocol Buffers

來源：責編：時間：2023-11-28 09:34:01 230觀看

導讀各位準備好了嗎！這一次，我們將深入探討 Protocol Buffers（protobuf）及其在數據序列化中的超能力所在。介紹Protocol Buffers，也被稱為 protobuf，是由谷歌開發的一種語言無關的二進制序列化格式。其主要目的是為了高效地序列

各位準備好了嗎！這一次，我們將深入探討 Protocol Buffers（protobuf）及其在數據序列化中的超能力所在。

介紹

Protocol Buffers，也被稱為 protobuf，是由谷歌開發的一種語言無關的二進制序列化格式。其主要目的是為了高效地序列化結構化數據，用于系統間通信和數據存儲。

Protocol Buffers 的主要優勢：

緊湊性：Protobuf 提供高效的序列化，生成較小的消息大小，提升帶寬利用效率。
模式演進：Protobuf 支持模式演進而不破壞兼容性，允許對數據結構進行無縫更新。
高效的序列化和反序列化：Protobuf 提供快速高效的序列化，提升整體系統性能。
跨平臺支持：Protobuf 允許不同平臺和語言之間無縫交換數據。

這些優勢使得 Protobuf 成為在 Go 應用程序中進行高效數據通信和存儲的強大工具。

它比 JSON 和 XML 更好的地方：

XML，即可擴展標記語言，就像一張地圖，用標簽幫助組織和結構化數據。它以一種人類和機器都能理解的方式呈現信息。然而，XML 可能冗長并占用更多空間，這可能降低性能，使數據傳輸效率降低。

JSON，即 JavaScript 對象表示法，就像一個信使，使用簡單的鍵值結構來表示數據對象。它因易于閱讀和使用而在 Web 服務之間傳輸數據時變得流行。但 JSON 的基于文本的格式可能導致更大的文件大小，從而影響數據傳輸速度。

相比之下，Protocol Buffers（protobuf）在數據序列化領域脫穎而出。它就像一個魔術，將數據轉換為緊湊高效的二進制格式。Protobuf 以快速的數據處理和適應變化的數據結構而聞名，并且在不破壞兼容性的情況下進行操作。它可以與不同的編程語言一起使用，并確保數據的可靠性。

總之，XML 和 JSON 各有用途，但如果您需要強大且高效的數據序列化解決方案，Protocol Buffer（protobuf）是首選。它提供緊湊性、速度、靈活性和兼容性，使其成為高效處理數據的首選方案。

在 Golang 中的序列化性能：Protocol Buffers vs. JSON

言歸正傳，讓我們動手實踐。

訪問官方 Protocol Buffers GitHub 倉庫（https://github.com/protocolbuffers/protobuf）下載與您操作系統兼容的編譯器。

使用 .proto 文件格式定義一個 Protocol Buffers 消息模式。

syntax = "proto3";package main;option go_package = "/;msgmodel";message MyMessage {  int32 id = 1;  string name = 2;  string email = 3;}

編譯文件：

protoc — go_out=. ./*proto

這個命令從 protobuf 模式生成 Go 代碼綁定。--go_out 標志指定輸出應為 Go 語言。這將生成一個 msg.pb.go 文件，其中包含您的 protobuf 模式所需的代碼綁定。

在 Golang 中實現一個基準測試，使用 protobuf 和 JSON 對大型數據集進行序列化：

package mainimport (    "encoding/json"    "github.com/golang/protobuf/proto"    "go-protobuf/model/message"    "log"    "testing")const (    iteration = 10000000 //Number of iterations for the benchmark test)func generateDataset() []*message.MyMessage {    var dataset []*message.MyMessage    for i := 0; i < iteration; i++ {        data := &message.MyMessage{            Email: "johndoe@example.com",            Name:  "John Doe",            Id:    int32(i),        }        dataset = append(dataset, data)    }    return dataset}func BenchmarkProtobufSerialisation(b *testing.B) {    dataset := generateDataset()    b.ResetTimer()    for n := 0; n < b.N; n++ {        for _, data := range dataset {            _, err := proto.Marshal(data)            if err != nil {                log.Fatal(err)            }        }    }}func BenchmarkJSONSerialization(b *testing.B) {    dataset := generateDataset()    b.ResetTimer()    for n := 0; n < b.N; n++ {        for _, data := range dataset {            _, err := json.Marshal(data)            if err != nil {                log.Fatal(err)            }        }    }}func main() {    // Run the benchmark tests    testing.Benchmark(BenchmarkProtobufSerialisation)    testing.Benchmark(BenchmarkJSONSerialization)}

根據基準測試結果（如下所示），很明顯，就速度而言，Protocol Buffers（Protobuf）的序列化性能優于 JSON。與 JSON 的序列化基準測試相比，Protobuf 的序列化基準測試完成時間明顯較短。

內存性能比較：JSON vs. Protocol Buffers

在 Golang 中實現一個基準測試，比較使用 Protocol Buffers 和 JSON 處理大型數據集時的內存使用情況：

package mainimport (    "encoding/json"    "github.com/golang/protobuf/proto"    "go-protobuf/model/message"    "log"    "runtime"    "runtime/debug"    "testing")const (    iteration = 100000000 //Number of iterations for the benchmark test)func generateDataset() []*message.MyMessage {    var dataset []*message.MyMessage    for i := 0; i < iteration; i++ {        data := &message.MyMessage{            Email: "johndoe@example.com",            Name:  "John Doe",            Id:    int32(i),        }        dataset = append(dataset, data)    }    return dataset}func BenchmarkProtobufSerialisation(b *testing.B) {    dataset := generateDataset()    b.ResetTimer()    for n := 0; n < b.N; n++ {        for _, data := range dataset {            _, err := proto.Marshal(data)            if err != nil {                log.Fatal(err)            }        }    }    measureMemoryUsage(b)}func BenchmarkJSONSerialization(b *testing.B) {    dataset := generateDataset()    b.ResetTimer()    for n := 0; n < b.N; n++ {        for _, data := range dataset {            _, err := json.Marshal(data)            if err != nil {                log.Fatal(err)            }        }    }    measureMemoryUsage(b)}func measureMemoryUsage(b *testing.B) {    debug.FreeOSMemory()    var mem runtime.MemStats    runtime.GC()    runtime.ReadMemStats(&mem)    b.ReportMetric(float64(mem.Alloc)/1024/1024, "Memory_MB")}func main() {    // Run the benchmark tests    testing.Benchmark(BenchmarkProtobufSerialisation)    testing.Benchmark(BenchmarkJSONSerialization)}

盡管差異很小，但基準測試結果表明，與 Protobuf 序列化相比，JSON 序列化使用了更多的內存。平均而言，JSON 序列化消耗了約 0.2052 MB 的內存，而 Protobuf 序列化僅使用了約 0.2042 MB。盡管差異很小，但很明顯 Protobuf 在內存使用方面更加高效。這意味著 Protobuf 的緊湊二進制格式有助于節省內存，使其成為處理大型數據集和提高性能的良好選擇。

結論

現在是總結的時候了！！！

與在 Golang 中的 JSON 序列化相比，Protocol Buffers（protobuf）展現出了更優越的性能和內存效率。借助其緊湊的二進制格式和高效的序列化機制，protobuf 提供了更小的消息大小、提升了網絡效率，并減少了帶寬使用。此外，其模式演進能力允許對數據模型進行無縫更新。雖然 JSON 有其優勢，但在需要高速和高內存效率的數據序列化場景中，protobuf 出類拔萃，實現了優化的數據傳輸和改善的系統性能。

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在 Go 中使用 Protocol Buffers

介紹

Protocol Buffers 的主要優勢：

它比 JSON 和 XML 更好的地方：

在 Golang 中的序列化性能：Protocol Buffers vs. JSON

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結論

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