在C#中使用Google Protocol Buffers

原作者：http://www.cnblogs.com/wu-jian/ 吴剑

前言

最近接到一个跨平台的测试项目，服务端Linux，是Java开发的一系列Socket接口，客户端Windows，所以准备用.Net。本想这种跨主流平台的Socket通信应该不成问题，但随着代码进程，随着一次次反复调试，我发现我错了。花了一周时间至今两者仍呈现北方网通和南方电信的姿态。

不过总有意外惊喜，过程中认识了Protocol Buffer，比XML、比JSON更为强悍，语言无关、平台无关、更小的存储、更少的歧义、更高的性能，其实Google一直在贡献，不论是Copy Left的还是Copy Right的，回头看看我们的百度，抄IM抄商城抄游戏抄视频抄房地产，还有搜索永远排第一却打不开的百度文库，印象中JQuery盛行N久之后百度开源了一个JS库，记忆里这也是百度为中国互联网技术做的唯一贡献，大公司的责任呐，好了，再说就偏离主题了。

Protocal Buffer官方站点：http://code.google.com/p/protobuf/ ，遗憾的是不支持.Net，但社区的力量不容忽视，MySQL最近还推出社区版呢，从这个链接可以看到Protobuf的社区阵营：http://code.google.com/p/protobuf/wiki/ThirdPartyAddOns

OK，本文主要描述自己在.Net中基于应用层面使用Protobuf的一些体会，作为学习笔记与大家分享，个人能力有限，不足之处还请及时指正。

需求

Java为服务端，.Net为客户端，Socket通信，使用Protobuf进行数据封装和传输，如下图：



DEMO中构造了3个简单的.proto文件供各客户端使用：

message MyRequest {

//版本号

required int32 version =1;

//姓名

required string name =2;

//个人网站

optional string website =3[default="http://www.paotiao.com/"];

//附加数据

optional bytes data =4;

}

message MyResponse {

//版本号

required int32 version =1;

//响应结果

required int32 result =2;

}

message MyData {

//个人简介

optional string resume =1[default="I'm
goodman"];

}

其中MyRequest为客户端的请求，MyResponse为服务端的响应，MyData作为一个属性附加在MyRequest的data字段中，提醒注意这个byte类型的data字段，为此花费了最多时间并最终导至放弃Protobuf-net来做跨平台的应用。

Protobuf-net

官方站点：http://code.google.com/p/protobuf-net/

Protobuf-net是第三方中最强大应用最广泛的一个，支持.Net、C#、WCF、VB，并且DEMO丰富，网上可查到的资料也最多。

生成.CS类文件

安装后通过 protogen.exe 就可将.proto文件生成.cs文件(Demo中我将命令封装在/tools/getCS.bat中)：

echo on

protogen -i:ProtoMyRequest.proto -o:ProtoMyRequest.cs

protogen -i:ProtoMyResponse.proto -o:ProtoMyResponse.cs

protogen -i:ProtoMyData.proto -o:ProtoMyData.cs

接着将生成的3个.cs文件包含在项目中，同时在项目中引用protobuf-net.dll

代码示例(服务端与客户端)

从代码中可以发现protobuf-net已考虑的非常周到，不论是客户端发送对象还是服务端接收对象，均只需一行代码就可实现：

//客户端发送对象

ProtoBuf.Serializer.SerializeWithLengthPrefix(stream, myRequest, PrefixStyle.Base128);

//服务端接收对象

MyRequest myRequest = Serializer.DeserializeWithLengthPrefix<MyRequest>(stream,
PrefixStyle.Base128);

所以如果Server与Client均使用.Net，Protobuf-net会是理想选择。

但我的项目需要跨平台，同时项目中又恰恰使用了byte类型字段，经过反复调试比较，发现一个关键问题：假使proto脚本和对象属性值完全一样，但只要包含byte类型的字段，那么通过Java序列化的二进制与C#序列化的二进制结果一定不同。而Protobuf中Google原生支持Java，那么几乎可以确定Protobuf-net对Protobuf的支持存在瑕疵。

后来在使用Protobuf-csharp-sport后验证了这一点，Protobuf-net使用C#的byte[]来实现bytes，而Java以及Protobuf-csharp-port均使用ByteString，前者是无符号的，后者是有符号的，语言的基本差异导致两者无法兼容，所以最终我只能放弃Protobuf-net。

Protobuf-csharp-port

官方站点：http://code.google.com/p/protobuf-csharp-port/

Protobuf-csharp-port的文档资料、DEMO、应用范围都不如Protobuf-net，但Protobuf-csharp-port更遵循Google的Protobuf，甚至应用和代码都几乎一样，所以跨平台，Protobuf-csharp-port是不二之选。

生成.CS类文件

先直接使用Google的 protoc.exe 生成二进制文件。

然后通过 protogen.exe 将二进制文件生成C#类文件(Demo中我将命令封装在/tools/getCS.bat中)：

echo on

protoc --descriptor_set_out=ProtoMyRequest.protobin --include_imports ProtoMyRequest.proto

protoc --descriptor_set_out=ProtoMyResponse.protobin --include_imports ProtoMyResponse.proto

protoc --descriptor_set_out=ProtoMyData.protobin --include_imports ProtoMyData.proto

protogen ProtoMyRequest.protobin

protogen ProtoMyResponse.protobin

protogen ProtoMyData.protobin

接着将生成的3个.cs文件包含在项目中，同时在项目中引用Google.ProtocolBuffers.dll

代码示例（服务端与客户端）

Protobuf#

官方站点：http://code.google.com/p/protosharp/

暂未测试Protobuf#

DEMO

DEMO下载：http://files.cnblogs.com/wu-jian/ProtobufDemo.rar

DEMO运行环境：.Net Framework 4.0， VS2010