一 简介
Google Protocol Buffer(简称Protobuf)是Google公司内部的混合语言数据标准，用于RPC系统和持续数据存储系统。是一种轻便高效的可用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。
与XML相比，Protocol buffers序列化后的码流更小、速度更快、操作更简单。你只需要将要被序列化的数据结构定义一次(译注：使用.proto文件定义)，便可以使用特别生成的源代码(译注：使用protobuf提供的生成工具)轻松的使用不同的数据流完成对这些结构数据的读写操作，即使你使用不同的语言（译注：protobuf的跨语言支持特性）。你甚至可以更新你的数据结构的定义（译注：就是更新.proto文件内容）而不会破坏依赖“老”格式编译出来的程序。
二 特点
优点
（1）、性能好/效率高，序列化和反序列化的时间开销都很小。（注：参看《全方位评测：Protobuf性能到底有没有比JSON快5倍？》 http://www.52im.net/thread-772-1-1.html）
（2）、支持向后兼容和向前兼容，协议中增加新域不会影响依赖原协议的客户端。
（3）、平台无关、语言无关、可扩展。
（4）、支持多种编程语言，目前支持Java、C++、Python、Java Lite、Ruby、JavaScript、Object-C、C#、Go。
2、 缺点：
（1）、二进制格式导致可读性差，为了提高性能，protobuf采用二进制编码，可读性差。
（2）、缺乏自描述，二进制的协议内容必须配合.proto文件的定义才有含义。
三 历史及版本
Protobuf最初是在Google开发的，用以解决索引服务器的请求、响应协议。
Protobuf现在是Google公司内部的通用语言数据标准，已经在使用的有超过48162种报文格式定义和超过12182个.proto文件。它们广泛用于RPC系统或持续的数据存储系统 。
由于Google在开源protobuf之前，已经在使用protobuf的第二个版本，所以开源时定的是proto2(从V2.0.0开始)，目前的最新版本是proto3。
四 一个简单的例子
下面通过一个简单的例子了解protobuf怎么使用，后续在详细具体细节
1 准备工作
本文使用 Protobuf 和 C++ 开发一个十分简单的例子程序。
该程序由两部分组成。第一部分被称为 Writer，第二部分叫做 Reader。
Writer 负责将一些结构化的数据写入一个磁盘文件，Reader 则负责从该磁盘文件中读取结构化数据并打印到屏幕上。
准备用于演示的结构化数据是 HelloWorld，它包含两个基本数据：
ID，为一个整数类型的数据
Str，这是一个字符串
2 编辑.proto文件
首先我们需要编写一个 proto 文件，定义我们程序中需要处理的结构化数据，在 protobuf 的术语中，结构化数据被称为 Message。proto 文件非常类似 java 或者 C 语言的数据定义。代码清单如下
syntax = "proto2";
package lm;
message helloworld
{
required int32 id = 1; // ID
required string str = 2; // str
optional int32 opt = 3; //optional field
}
一个比较好的习惯是认真对待 proto 文件的文件名。比如将命名规则定于如下：
packageName.MessageName.proto
在上例中，package 名字叫做 lm，定义了一个消息 helloworld，该消息有三个成员，类型为 int32 的 id，另一个为类型为 string 的成员 str。opt 是一个可选的成员，即消息中可以不包含该成员。所以命名为：
lm.helloworld.proto
3 编译 .proto 文件
写好 proto 文件之后就可以用 Protobuf 编译器将该文件编译成目标语言了。本例中我们将使用 C++。
假设您的 proto 文件存放在 $SRC_DIR 下面，您也想把生成的文件放在同一个目录下，则可以使用如下命令：
#!/bin/bash
SRC_DIR=`pwd`
PROTO_FILE=lm.helloworld.proto
DST_DIR=`pwd`
protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/$PROTO_FILE
命令将生成两个文件：
lm.helloworld.pb.h ， 定义了 C++ 类的头文件
lm.helloworld.pb.cc ， C++ 类的实现文件
在生成的头文件中，定义了一个 C++ 类 helloworld，后面的 Writer 和 Reader 将使用这个类来对消息进行操作。诸如对消息的成员进行赋值，将消息序列化等等都有相应的方法。
4 使用C++编写Write程序
使用 Protobuf，Writer 的工作很简单，需要处理的结构化数据由 .proto 文件描述，经过上一节中的编译过程后，该数据化结构对应了一个 C++ 的类，并定义在 lm.helloworld.pb.h 中。对于本例，类名为 lm::helloworld。
Writer 需要 include 该头文件，然后便可以使用这个类了。
现在，在 Writer 代码中，将要存入磁盘的结构化数据由一个 lm::helloworld 类的对象表示，它提供了一系列的 get/set 函数用来修改和读取结构化数据中的数据成员，或者叫 field。
当我们需要将该结构化数据保存到磁盘上时，类 lm::helloworld 已经提供相应的方法来把一个复杂的数据变成一个字节序列，我们可以将这个字节序列写入磁盘。
对于想要读取这个数据的程序来说，也只需要使用类 lm::helloworld 的相应反序列化方法来将这个字节序列重新转换会结构化数据。这同我们开始时那个“123”的想法类似，不过 Protobuf 想的远远比我们那个粗糙的字符串转换要全面，因此，我们不如放心将这类事情交给 Protobuf 吧。
#include<iostream>
#include <fstream>
#include "lm.helloworld.pb.h"
using namespace std;
int main(void)
{
lm::helloworld msg1;
msg1.set_id(101);
msg1.set_str("hello");
// Write the new address book back to disk.
fstream output("./log", ios::out | ios::trunc | ios::binary);
if (!msg1.SerializeToOstream(&output)) {
cerr << "Failed to write msg." << endl;
return -1;
}
return 0;
}
Msg1 是一个 helloworld 类的对象，set_id() 用来设置 id 的值。SerializeToOstream 将对象序列化后写入一个 fstream 流。
编译命令为：
g++ write_main.cc lm.helloworld.pb.cc -o cpp_write \
-std=c++11 \
`pkg-config --cflags --libs protobuf`
5 使用C++编写Read程序
#include<iostream>
#include <fstream>
#include "lm.helloworld.pb.h"
using namespace std;
void ListMsg(const lm::helloworld & msg) {
cout << msg.id() << endl;
cout << msg.str() << endl;
}
int main(int argc, char* argv[]) {
lm::helloworld msg1;
{
fstream input("./log", ios::in | ios::binary);
if (!msg1.ParseFromIstream(&input)) {
cerr << "Failed to parse address book." << endl;
return -1;
}
}
ListMsg(msg1);
return 0;
}
同样，Reader 声明类 helloworld 的对象 msg1，然后利用 ParseFromIstream 从一个 fstream 流中读取信息并反序列化。此后，ListMsg 中采用 get 方法读取消息的内部信息，并进行打印输出操作。
暂时执行结果是cpp_write出错，报错
Failed to write msg.
表明是msg1.SerializeToOstream(&output)出错，正在查询.........
参考
[1] 博客.Protobuf的介绍
[2] 博客.什么是protocol buffers
[3] 博客.Google Protocol Buffer 的使用和原理
[4] 博客.linux下安装protobuf教程+示例（详细）
