(自用)交互协议设计——protobuf序列化

news2024/11/13 21:05:57

protobuf是一种比json和xml等序列化工具更加轻量和高效的结构化数据存储格式，性能比json和xml真的强很多，毕竟google出品。

protobuf原理

 

protobuf如何使用

创建xxx.proto文件

开头写上

syntax="proto2"

package tutorial;

表明使用的proto版本和导入tutorial包

以充值查询响应为例，对应proto文件中代码如下 

message list_account_records_response
{
    required int32   code   = 1;    // 响应代号
    optional string  desc   = 2;    // 验证码
    message account_record
    {
        required int32  type      = 1; // 0 : 骑行消费,  1 : 充值, 2 : 退款
        required int32  limit     = 2; // 消费或者充值金额
        required uint64 timestamp = 3; // 记录发生时的时间戳
    }

    repeated account_record records = 3;
}

PS:

可在message中自定义message类型，如上图中的account_record

编译message文件

编译语法：

protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR  bike.proto

SRC_DIR 表示proto文件所在的目录，cpp_out指定了生成的代码的路径， bike.proto指proto文件名。

protoc -I=./ --cpp_out=./ bike.proto

这样在当前目录生成了bike.pb.cc和bike.pb.h两个文件。

编译生成的c++文件 

g++  -std=c++11   example.cc bike.pb.cc -lprotobuf

std=c++11表示使用c++11的标准

protobuf使用示例代码

example.cc

#include"bike.pb.h"
#include<string>
#include<iostream>

using namespace std;
using namespace tutorial;

int main(void)
{
	std::string data;//存储序列化的消息

	//客户端发送请求
	{
		mobile_request mr;
		mr.set_mobile("18106050285");
		mr.SerializeToString(&data);//格式化，变成序列化的消息

		//客户端发送data  send(sockfd,data.c_str(),data.length())
	}

	//服务器端接收请求
	{
		//receive(sockfd,data,....);
		mobile_request mr;
		mr.ParseFromString(data);
		cout << "客户端手机号码:" << mr.mobile() << endl;
	}

	return 0;
}

进行编译

​
g++  -std=c++11   example.cc bike.pb.cc -lprotobuf

​

生成a.out

执行a.out:

复杂一些的使用示例:

list_account_records_response对象中的records对象为可重复的，如何在一个list_account_records_response中添加多个records呢？

example1.cc

#include"bike.pb.h"
#include<string>
#include<iostream>

using namespace std;
using namespace tutorial;

int main(void)
{
	std::string data;//存储序列化的消息

	//客户端发送请求
	{
		list_account_records_response larr;
		larr.set_code(200);
		larr.set_desc("ok");
		for (size_t i = 0; i < 5; i++)
		{
			list_account_records_response_account_record* ar = larr.add_records();
			ar->set_type(0);
			ar->set_limit(i*100);
			ar->set_timestamp(NULL);
		}
		cout << "records size :" << larr.records_size() << endl;
		larr.SerializeToString(&data);
		//客户端发送data  send(sockfd,data.c_str(),data.length())
	}

	//服务器端接收请求
	{
		//receive(sockfd,data,....);
		list_account_records_response larr;
		larr.ParseFromString(data);
		cout << "records size :" << larr.records_size() << endl;
		printf("code : %d \n",larr.code());
		for (int i = 0; i < larr.records_size(); i++)
		{
			const list_account_records_response_account_record& ar = larr.records(i);
			printf("limit: %d \n",ar.limit());
		}
	}

	return 0;
}

Libevent与Protobuf一起协作

客户端代码

client.cc

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>
 
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
 
#include<event.h>
#include<event2/bufferevent.h>
#include<event2/buffer.h>
#include<event2/util.h>

#include"bike.pb.h"

using namespace std;
using namespace tutorial;

int tcp_connect_server(const char* server_ip, int port);
 
 
void cmd_msg_cb(int fd,short events,void* arg);
void server_msg_cb(int fd, short events, void* arg);
void event_cb(struct bufferevent *bev,short event,void *arg);

int main(int argc, char** argv)
{
    if( argc < 3 )
    {
        printf("please input 2 parameters\n");
        return -1;
    }
 
 
    //两个参数依次是服务器端的IP地址、端口号
    int sockfd = tcp_connect_server(argv[1], atoi(argv[2]));
    if( sockfd == -1)
    {
        perror("tcp_connect error ");
        return -1;
    }
 
    printf("connect to server successfully\n");
 
    struct event_base* base = event_base_new();
    struct bufferevent* bev = bufferevent_socket_new(base, sockfd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);
    bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_PERSIST);
 
    struct event *ev_sockfd = event_new(base, sockfd,
                                        EV_READ | EV_PERSIST,server_msg_cb, NULL);
    event_add(ev_sockfd, NULL);
 
    //监听终端输入事件
    struct event* ev_cmd = event_new(base, STDIN_FILENO,
                                      EV_READ | EV_PERSIST, cmd_msg_cb,
                                      (void*)bev);
 
 
    event_add(ev_cmd, NULL);
 
    event_base_dispatch(base);
 
    printf("finished \n");
    return 0;
}
 

void cmd_msg_cb(int fd, short events, void* arg)
{
    char msg[1024];
    string proto_msg;
    int ret = read(fd, msg, sizeof(msg));
    if( ret <= 0 )
    {
        perror("read fail ");
        exit(1);
    }
    cout <<"终端输入:" << msg << endl;
    struct bufferevent* bev = (struct bufferevent*)arg;
    list_account_records_request larr;
    larr.set_mobile("18106050285");
    larr.SerializeToString(&proto_msg);
    cout << "proto_msg 内容:"<<proto_msg.c_str() << endl;
    cout << "proto_msg长度为:"<<proto_msg.length() << endl;
    if (bev==NULL)
        cout << "bev为空" << endl;
    bufferevent_write(bev,proto_msg.c_str(),proto_msg.length());
}
 
 
void server_msg_cb(int fd, short events, void* arg)
{
    char msg[1024];
    //为了简单起见，不考虑读一半数据的情况
    int len = read(fd, msg, sizeof(msg)-1);
    msg[len] = '\0';
    if( len == 0 )
    {
        printf("connection close. exit~\n");
        exit(1);
    }else if(len < 0){
		perror("read fail ");
		return ;
	}
 
    msg[len] = '\0';
 
    printf("recv from server<<<<< [%s] \n", msg);
}
 
 
 
typedef struct sockaddr SA;
int tcp_connect_server(const char* server_ip, int port)
{
    int sockfd, status, save_errno;
    struct sockaddr_in server_addr;
 
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr) );
 
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    status = inet_aton(server_ip, &server_addr.sin_addr);
 
    if( status == 0 ) //the server_ip is not valid value
    {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }
 
    sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if( sockfd == -1 )
        return sockfd;
 
 
    status = connect(sockfd, (SA*)&server_addr, sizeof(server_addr) );
 
    if( status == -1 )
    {
        save_errno = errno;
        close(sockfd);
        errno = save_errno; //the close may be error
        return -1;
    }
 
    //evutil_make_socket_nonblocking(sockfd);
    return sockfd;
}
编译
g++ -std=c++11 client.cc bike.pb.cc -lprotobuf -levent -o client.exe

要加上-lprotobuf -levent 和 C++11标准

服务端代码

server.cc

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
 
#include <unistd.h>
#include <event.h>
#include <event2/event.h>
#include<event2/listener.h>
#include <assert.h>
#include<string>

#include"bike.pb.h"
 
#define BUFLEN  1024

using namespace std;
using namespace tutorial;

typedef struct _ConnectStat {
	//struct event*  ev;
	struct bufferevent* bev;
	char buf[BUFLEN];
}ConnectStat;

//echo 服务实现相关代码
ConnectStat * stat_init(int fd, struct bufferevent *bev);
 
void listener_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd,  
                 struct sockaddr *sock, int socklen, void *arg); 
 
//accept_connection(int fd, short events, void* arg);
void do_echo_request(struct bufferevent* bev, void* arg);
void event_cb(struct bufferevent *bev, short event, void *arg);
//void do_echo_response(int fd, short events, void *arg);
 
int tcp_server_init(int port, int listen_num);

struct event_base* base;

int main(int argc, char** argv)
{
    struct sockaddr_in sin;  
    memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));  
    sin.sin_family = AF_INET;  
    sin.sin_port = htons(9999);  
  
    base = event_base_new();  
	
    struct evconnlistener *listener  
            = evconnlistener_new_bind(base, listener_cb, base,  
                                      LEV_OPT_REUSEABLE|LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE,  
                                      10, (struct sockaddr*)&sin,  
                                      sizeof(struct sockaddr_in));  
  
    event_base_dispatch(base);  
  
    evconnlistener_free(listener);
    event_base_free(base);
  
    return 0;  
}

ConnectStat * stat_init(int fd, struct bufferevent *bev) {
	ConnectStat * temp = NULL;
	temp = (ConnectStat *)malloc(sizeof(ConnectStat));

	if (!temp) {
		fprintf(stderr, "malloc failed. reason: %m\n");
		return NULL;
	}

	memset(temp, '\0', sizeof(ConnectStat));
	temp->bev = bev;

}
 
/*
一个新客户端连接上服务器此函数就会被调用,当此函数被调用时，libevent已经帮我们accept了这个客户端。
该客户端的文件描述符为fd
*/
void listener_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd,  
                 struct sockaddr *sock, int socklen, void *arg)  
{  
    printf("accept a client %d\n", fd);  
  
    struct event_base *base = (struct event_base*)arg;  
  
    //为这个客户端分配一个bufferevent  
    struct bufferevent *bev =  bufferevent_socket_new(base, fd,  
                                               BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);
    ConnectStat *stat = stat_init(fd, bev);											   
  
    bufferevent_setcb(bev, do_echo_request, NULL, event_cb, stat);  
    bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_PERSIST);  
}  
 
 
void do_echo_request(struct bufferevent* bev, void* arg)
{
    string request;
    ConnectStat *stat = (ConnectStat *)arg;
    char *msg = stat->buf;
    printf("do echo request ...\n");
	
	size_t len = bufferevent_read(bev, msg, BUFLEN);
 
    msg[len] = '\0';

    //解析protobuf 请求
    {
        list_account_records_request larr;

        request = msg;
        larr.ParseFromString(request);//反序列化

        printf("recv from client<<<< %s\n", larr.mobile().c_str());

        bufferevent_write(bev, larr.mobile().c_str(), larr.mobile().length());
    }
	
   
}


void event_cb(struct bufferevent *bev, short event, void *arg)
{
	ConnectStat *stat = (ConnectStat *)arg;
 
    if (event & BEV_EVENT_EOF)
        printf("connection closed\n");
    else if (event & BEV_EVENT_ERROR)
        printf("some other error\n");
 
    //这将自动close套接字和free读写缓冲区
    bufferevent_free(bev);
	free(stat);
}
编译

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