使用Protocol Buffers代替JSON的五个原因("为什么选择Protocol Buffers而非JSON：五大优势解析")

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 21 #后端开发

为什么选择Protocol Buffers而非JSON：五大优势解析

一、简介

Protocol Buffers（简称Protobuf）和JSON都是流行的数据序列化格式。尽管JSON因其单纯易用而广受欢迎，但Protocol Buffers在某些场景下具有更明显的优势。本文将解析为什么在某些情况下，选择Protocol Buffers而非JSON是一个更好的选择。

二、优势一：高效的序列化和反序列化

Protocol Buffers在序列化和反序列化方面具有更高的快速。这是考虑到：

Protocol Buffers使用二进制格式存储数据，而JSON使用文本格式。

Protocol Buffers在编码时采用变长编码，可以更有效地描述数据。

以下是一个单纯的例子，展示Protocol Buffers和JSON序列化一个单纯对象的效果：


// Protocol Buffers
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
  optional string email = 3;
}
// JSON
{
  "name": "张三",
  "id": 123,
  "email": "zhangsan@example.com"
}

在上述例子中，Protocol Buffers的序列化最终将比JSON更紧凑，传输快速更高。

三、优势二：可扩展性

Protocol Buffers具有良好的可扩展性，核心体现在以下几点：

向后兼容：新版本的消息格式可以兼容旧版本，即使新版本中添加了新的字段。

向前兼容：旧版本的消息格式可以兼容新版本，即使新版本中删除了某些字段。

字段编号唯一：每个字段都有一个唯一的编号，即使字段顺序出现变化，也不会影响解析。

以下是Protocol Buffers的一个示例，展示其向后兼容性：


// 旧版本
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
}
// 新版本
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
  optional string email = 3;
}

在新版本中，即使添加了新的字段，旧版本的消息格式仍然可以正常解析。

四、优势三：类型平安

Protocol Buffers具有类型平安的特点，这意味着在编译时就能检查类型不正确。这有助于降低运行时不正确，节约代码的稳定性。相比之下，JSON在解析时不会进行类型检查，容易致使运行时不正确。

以下是一个单纯的例子，展示Protocol Buffers的类型平安：


// Protocol Buffers
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
}
// 不正确的赋值
person.id = "123"; // 编译不正确：类型不匹配

在上面的例子中，尝试将字符串赋值给整数字段会致使编译不正确，从而避免了运行时不正确。

五、优势四：拥护多种编程语言

Protocol Buffers拥护多种编程语言，包括C++、Java、Python、Go等。这促使开发者可以在不同的编程语言之间方便地传输数据。而JSON虽然也拥护多种编程语言，但在某些语言中（如C++），其解析快速也许不如Protocol Buffers。

以下是一个单纯的例子，展示Protocol Buffers在C++中的使用：


#include <google/protobuf/io/zero_copy_stream_impl.h>
#include <google/protobuf/text_format.h>
#include <google/protobuf/io/coded_stream.h>
// Protocol Buffers序列化
void SerializeToProto(const Person &person, std::string *output) {
  person.SerializeToString(output);
}
// Protocol Buffers反序列化
bool ParseFromProto(const std::string &data, Person *person) {
  return person->ParseFromString(data);
}

在上面的例子中，我们可以看到Protocol Buffers在C++中的序列化和反序列化操作非常单纯。

六、优势五：严格的语法检查

Protocol Buffers具有严格的语法检查机制，可以确保数据格式的正确性。这有助于降低数据传输过程中的不正确，节约系统的稳定性。相比之下，JSON的语法检查相对较弱，容易致使数据格式不正确。

以下是一个单纯的例子，展示Protocol Buffers的语法检查：


// Protocol Buffers
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
}
// 不正确的数据
Person person;
person.set_name("张三");
person.set_id("123"); // 编译不正确：类型不匹配
// 正确的数据
person.set_id(123); // 编译正确

在上面的例子中，尝试将字符串赋值给整数字段会致使编译不正确，从而避免了数据格式不正确。