Protocol Buffers 是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或 RPC 数据交换格式。
特点：语言无关、平台无关、可扩展序列化结构。
场景：数据存储和交换。
优点：定义简单、(反)序列化速度快、支持多种数据结构
编码优化
Varint 编码:不定长二进制整型编码
第一位的 0 或者 1 代表：是否是数字的尾部；剩下的 7 位用于记录数字的二进制。
例如，数字 299 在 int32 下是：
00000000 00000000 00000001 00101011
编码后是：
10101011 00000010
优点很明显：节省了 2 个字节。
对于小于$2^{28}$的 int32 或者 int64，Varint 起到压缩效果。对于大数字，位数反而更多。但是，正常情况下小数字使用频率远远高于大数字。
Zigzag: 有符号数编码优化
原因：对于负数，是以补码形式存储（数大），占用位数多。
作用：将有符号整数映射为无符号整数，例如 -1 => 1；原本无符号的整数，变成之前的 2 倍，例如 1 => 2。
传输优化
protobuf 是以下面的形式传输的。优点如下：
- Field 之间没有区分符号，节省字节
- Key 是 filed_id
第 2 点比较难理解。比如一个 proto:
message demo { number age = 1; }
对于 filed age 来说，field id 是 1。但是传输的时候不会传输 Key（也就是"age"），而是根据 field id 以及数据类型进行位运算，生成一个整数。规则如下：
(field_id << 3) | wire_type
消费端接收到数据流后，可以很快通过位运算解出 filed（id+value）。然后根据 id，再去读取 proto 定义文件（生产端和消费端共有），将其处理成对应的 key。
流程如上，优化了网络传输数据量，更多逻辑放在本地。
Node 中使用 protobuf
.proto 定义
person.proto:package person; // 名字空间 syntax = "proto3"; message PersonMessage { required string name = 1; optional string email = 2; // 枚举 enum SexType { UNKNOWN = 0; MALE = 1; FEMALE = 2; } required SexType sex = 3 [default = UNKNOWN]; // 默认值 // 嵌套message message LocationType { required string country = 1; } optional LocationType location = 4; }
student.proto :syntax = "proto3"; import "./person.proto"; // 模块引用 package student; message StudentMessage { required string school = 1; required person.PersonMessage teacher = 2; }
加载、验证、编/解码
const protobuf = require('protobufjs'); main(); function main() { const payload = { school: 'szu', teacher: { name: 'dongyuanxin', sex: 2, location: { country: 'zh-cn', }, }, }; protobuf.load('./student.proto').then((root) => { const AwesomeMessage = root.lookupType('student.StudentMessage'); // step1：校验是否合法 let verified = AwesomeMessage.verify(payload); if (verified) { // verified 存放不合法信息 throw new Error(verified); } // step2: 工厂模式创建编译/解码器 let message = AwesomeMessage.create(payload); console.log(message); // step3: 编译为2进制 let buffer = AwesomeMessage.encode(message).finish(); console.log(buffer); // step4: 解码 let decoded = AwesomeMessage.decode(buffer); console.log(decoded); }); }