通過Java來測試JSON和Protocol Buffer的傳輸文件大小
JSON相信大家都知道是什么東西，如果不知道，那可就真的OUT了，GOOGLE一下去。這里就不介紹啥的了。
Protobuffer大家估計就很少聽說了，但如果說到是GOOGLE搞的，相信大家都會有興趣去試一下，畢竟GOOGLE出口，多屬精品。
Protobuffer是一個類似JSON的一個傳輸協(xié)議，其實也不能說是協(xié)議，只是一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)臇|西罷了。
那它跟JSON有什么區(qū)別呢？
跨語言，這是它的一個優(yōu)點(diǎn)。它自帶了一個編譯器，protoc，只需要用它進(jìn)行編譯，可以編譯成JAVA、python、C++代碼，暫時只有這三個，其他就暫時不要想了，然后就可以直接使用，不需要再寫任何其他代碼。連解析的那些都已經(jīng)自帶有的。JSON當(dāng)然也是跨語言的，但這個跨語言是建立在編寫代碼的基礎(chǔ)上。
如果想再深入了解的，可以去看看：
https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview
好了，廢話不多說，我們直接來看看，為什么我們需要對比protobuffer（下面簡稱GPB）和JSON。
1、JSON因為有一定的格式，并且是以字符存在的，在數(shù)據(jù)量上還有可以壓縮的空間。而GPB上大數(shù)據(jù)量時，空間比JSON小很多，等一下的例子我們可以看到。
2、JSON各個庫之間的效率相差比較大，jackson庫和GSON就大概有5-10的差距（這個只做過一次測試，如有誤，請大家輕拍）。而GPB只需要一個，沒有所謂的多個庫的區(qū)別。當(dāng)然這個點(diǎn)只是弄出來湊數(shù)的，可以忽略不計哈。
Talk is cheap,Just show me the code。
在程序界，代碼永遠(yuǎn)是王道，下面就直接來代碼吧。
上代碼前，大家要先下載protobuffer，在這里：
https://github.com/google/protobuf
1、首先，GPB是需要有一個類似類定義的文件，叫proto文件 。
我們以學(xué)生和老師的例子來進(jìn)行一個例子：
我們有以下兩個文件：student.proto
option java_package = "com.shun";
option java_outer_classname = "StudentProto";
message Student {
required int32 id = 1;
optional string name = 2;
optional int32 age = 3;
}</span>
teacher.proto
import "student.proto";
option java_package = "com.shun";
option java_outer_classname = "TeacherProto";
message Teacher {
required int32 id = 1;
optional string name = 2;
repeated Student student_list = 3;
}</span>
這里我們遇到了一些比較奇怪的東西：
import,int32,repated,required,optional,option等
一個個來吧：
1）import表示引入其他的proto文件
2）required,optional表示字段是否可選，這個決定了該字段有無值的情況下protobuffer會進(jìn)行什么處理。如果標(biāo)志了required，但當(dāng)處理時，該字段沒有進(jìn)行傳值，則會報錯;如果標(biāo)志了optional，不傳值則不會有什么問題。
3）repeated相信應(yīng)該都看得懂了，就是是否重復(fù)，跟JAVA里面的list類似
4）message就是相當(dāng)于class了
5）option表示選項，其中的java_package表示包名，即生成JAVA代碼時使用的包名，java_outer_classname即為類名，注意這個類名不能跟下面的message中的類名相同。
至于還有其他的選項和相關(guān)類型的，請參觀官方文檔。
2、有了這幾個文件，我們能怎么樣呢？
記得上面下載的編譯器了吧，解壓出來，我們得到一個protoc.exe，這當(dāng)然是windows下的，我沒弄其他系統(tǒng)的，有興趣的同學(xué)去折騰下羅。
加到path（加不加可以隨便，只是方不方便而已），然后就可以通過上面的文件生成我們需要的類文件了。
protoc --java_out=存放源代碼的路徑 --proto_path=proto文件的路徑 proto具體文件
--proto_path指定的是proto文件的文件夾路徑，并不是單個文件，主要是為了import文件查找使用的，可以省略
如我需要把源代碼放在D:\protobufferVsJson\src，而我的proto文件存放在D:\protoFiles
那么我的編譯命令就是：
protoc --java_out=D:\protobufferVsJson\src D:\protoFiles\teacher.proto D:\protoFiles\student.proto
注意，這里最后的文件，我們需要指定需要編譯的所有文件
編譯后可以看到生成的文件。
代碼就不貼出來了，太多了。大家可以私下看看，代碼里面有一大堆Builder，相信一看就知道是建造者模式了。
這時可以把代碼貼到你的項目中了，當(dāng)然，錯誤一堆了。
記得我們前面下載的源代碼嗎？解壓它吧，不要手軟。然后找到src/main/java/復(fù)制其中的一堆到你的項目，當(dāng)然，你也可以ant或者maven編譯，但這兩個東西我都不熟，就不獻(xiàn)丑了，我還是習(xí)慣直接復(fù)制到項目中。
代碼出錯，哈哈，正常。不知道為何，GOOGLE非要留下這么個坑給我們。
翻回到protobuffer目錄下的\java看到有個readme.txt了吧，找到一句：
看來看去，感覺這個代碼會有點(diǎn)奇怪的，好像錯錯的感覺，反正我是沒按那個執(zhí)行，我的命令是:
<span style="font-size: 16px;">protoc --java_out=還是上面的放代碼的地方 proto文件的路徑（這里是descriptor.proto文件的路徑）</span>
執(zhí)行后，我們可以看到代碼中的錯誤木有了。
3、接下來當(dāng)然就是測試了。
我們先進(jìn)行GPB寫入測試：
package com.shun.test;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import com.shun.StudentProto.Student;
import com.shun.TeacherProto.Teacher;
public class ProtoWriteTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Student.Builder stuBuilder = Student.newBuilder();
stuBuilder.setAge(25);
stuBuilder.setId(11);
stuBuilder.setName("shun");
//構(gòu)造List
List<Student> stuBuilderList = new ArrayList<Student>();
stuBuilderList.add(stuBuilder.build());
Teacher.Builder teaBuilder = Teacher.newBuilder();
teaBuilder.setId(1);
teaBuilder.setName("testTea");
teaBuilder.addAllStudentList(stuBuilderList);
//把gpb寫入到文件
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\Users\\shun\\Desktop\\test\\test.protoout");
teaBuilder.build().writeTo(fos);
fos.close();
}
}</span>
我們?nèi)タ纯次募鐭o意外，應(yīng)該是生成了的。
生成了之后，我們肯定要讀回它的。
package com.shun.test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import com.shun.StudentProto.Student;
import com.shun.TeacherProto.Teacher;
public class ProtoReadTest {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException {
Teacher teacher = Teacher.parseFrom(new FileInputStream("C:\\Users\\shun\\Desktop\\test\\test.protoout"));
System.out.println("Teacher ID:" + teacher.getId() + ",Name:" + teacher.getName());
for (Student stu:teacher.getStudentListList()) {
System.out.println("Student ID:" + stu.getId() + ",Name:" + stu.getName() + ",Age:" + stu.getAge());
}
}
}</span>
代碼很簡單，因為GPB生成的代碼都幫我們完成了。
上面知道基本的用法了，我們重點(diǎn)來關(guān)注GPB跟JSON生成文件大小的區(qū)別，JSON的詳細(xì)代碼我這里就不貼了，之后會貼出示例，大家有興趣可以下載。
這里我們用Gson來解析JSON，下面只給出對象轉(zhuǎn)換成JSON后寫出文件的代碼：
兩個類Student和Teacher的基本定義就不弄了，大家隨意就行，代碼如下：
package com.shun.test;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import com.google.gson.Gson;
import com.shun.Student;
import com.shun.Teacher;
public class GsonWriteTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Student stu = new Student();
stu.setAge(25);
stu.setId(22);
stu.setName("shun");
List<Student> stuList = new ArrayList<Student>();
stuList.add(stu);
Teacher teacher = new Teacher();
teacher.setId(22);
teacher.setName("shun");
teacher.setStuList(stuList);
String result = new Gson().toJson(teacher);
FileWriter fw = new FileWriter("C:\\Users\\shun\\Desktop\\test\\json");
fw.write(result);
fw.close();
}
}</span>
接下來正式進(jìn)入我們的真正測試代碼了，前面我們只是在列表中放入一個對象，接下來，我們依次測試100,1000,10000,100000,1000000,5000000這幾個數(shù)量的GPB和JSON生成的文件大小。
改進(jìn)一下之前的GPB代碼，讓它生成不同數(shù)量的列表，再生成文件：
package com.shun.test;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import com.shun.StudentProto.Student;
import com.shun.TeacherProto.Teacher;
public class ProtoWriteTest {
public static final int SIZE = 100;
public static void main(String[] args) throws IOException {
//構(gòu)造List
List<Student> stuBuilderList = new ArrayList<Student>();
for (int i = 0; i < SIZE; i ++) {
Student.Builder stuBuilder = Student.newBuilder();
stuBuilder.setAge(25);
stuBuilder.setId(11);
stuBuilder.setName("shun");
stuBuilderList.add(stuBuilder.build());
}
Teacher.Builder teaBuilder = Teacher.newBuilder();
teaBuilder.setId(1);
teaBuilder.setName("testTea");
teaBuilder.addAllStudentList(stuBuilderList);
//把gpb寫入到文件
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\\Users\\shun\\Desktop\\test\\proto-" + SIZE);
teaBuilder.build().writeTo(fos);
fos.close();
}
}</span>
這里的SIZE依次改成我們上面據(jù)說的測試數(shù)，可以得到如下：
然后我們再看看JSON的測試代碼：
package com.shun.test;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import com.google.gson.Gson;
import com.shun.Student;
import com.shun.Teacher;
public class GsonWriteTest {
public static final int SIZE = 100;
public static void main(String[] args) throws IOException {
List<Student> stuList = new ArrayList<Student>();
for (int i = 0; i < SIZE; i ++) {
Student stu = new Student();
stu.setAge(25);
stu.setId(22);
stu.setName("shun");
stuList.add(stu);
}
Teacher teacher = new Teacher();
teacher.setId(22);
teacher.setName("shun");
teacher.setStuList(stuList);
String result = new Gson().toJson(teacher);
FileWriter fw = new FileWriter("C:\\Users\\shun\\Desktop\\test\\json" + SIZE);
fw.write(result);
fw.close();
}
}</span>
同樣的方法修改SIZE，并作相應(yīng)的測試。
可以明顯得看到j(luò)son的文件大小跟GPB的文件大小在數(shù)據(jù)量慢慢大上去的時候就會有比較大的差別了，JSON明顯要大上許多。
上面的表應(yīng)該可以看得比較清楚了，在大數(shù)據(jù)的GPB是非常占優(yōu)勢的，但一般情況下客戶端和服務(wù)端并不會直接進(jìn)行這么大數(shù)據(jù)的交互，大數(shù)據(jù)主要發(fā)生在服務(wù)器端的傳輸上，如果你面對需求是每天需要把幾百M(fèi)的日志文件傳到另外一臺服務(wù)器，那么這里GPB可能就能幫你的大忙了。
說是深度對比，其實主要對比的是大小方面，時間方面可比性不會太大，也沒相差太大。
文章中選擇的Gson解析器，有興趣的朋友可以選擇Jackson或者fastjson，又或者其他的，但生成的文件大小是一樣的，只是解析時間有區(qū)別。
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