Protobuf转JSON详解

发布时间：2023-05-18

一、Protobuf转JSON原理

Protobuf（Protocol Buffer）是一种轻便高效的数据交换格式，通常用于网络通信或数据存储。 JSON（JavaScript Object Notation）则是一种轻量级的数据交换格式，易于阅读和编写。在有些情况下，我们需要将Protobuf格式转换为JSON格式。 Protobuf转JSON的原理比较简单，就是通过解析Protobuf格式的数据，按照一定格式生成对应的JSON字符串。这个过程可以手写代码实现，也可以使用现有的工具和库来完成。

二、Protobuf转JSON工具

在实际开发中，我们通常使用现有的工具和库来完成Protobuf转JSON的过程，减少我们手写代码的时间和工作量。以下是一些常用的Protobuf转JSON工具。

1. protoc-gen-json

protoc-gen-json是一个基于protobuf文件的JSON生成器插件，可将protobuf文件转为JSON格式。它是protobuf官方提供的一款插件工具，需要通过protoc编译器来使用。 使用方法：

// 安装插件
go get -u github.com/mitchellh/protoc-gen-json
// 编译protobuf文件，生成对应的json文件
protoc --json_out=./output/ ./yourprotofile.proto

2. protobuf-json

protobuf-json是一个Java库，提供了将protobuf格式转为JSON格式的功能。这个库提供了一些注解和反序列化特性，方便用户进行开发。 使用方法：

// 添加依赖
compile 'com.github.jinahya:protobuf-json:0.2.1'
// 编写代码
ProtobufJson protbufJson = new ProtobufJson();
YourMessage protoMessage = YourMessage.parseFrom(json.getBytes());
String jsonString = protbufJson.toString(protoMessage);

三、Protobuf转JSON在线工具

除了本地工具外，还有很多在线工具可以用来转换Protobuf格式到JSON格式。以下是一些常用的在线工具。

1. Protobuf.js

Protobuf.js提供了将protobuf数据转换为JSON格式的功能，并支持JSON导入到protobuf格式的功能。它是一个流行的JavaScript库，有一些常用的API来处理Protobuf数据。 使用方法：

// 安装依赖
npm install protobufjs
// 引入protobufjs库
import protobuf from "protobufjs";
// 编写代码
var myMessage = MyMessage.decode(data);
var jsonString = JSON.stringify(myMessage);

2. Proto2Json

Proto2Json是一个在线工具，可以将Protobuf格式的数据转换为JSON格式。 它提供了一个简单的Web界面，只需上传Protobuf文件即可生成JSON数据。 使用方法：访问 https://proto2json.com/

四、Protobuf转JSON代码解析

在进行Protobuf转JSON时，我们需要明确两种数据结构的差异。Protobuf数据结构是二进制的、紧凑的，而JSON数据结构是文本的、易于阅读的。因此，在将Protobuf数据转为JSON时，我们需要进行一些格式化操作。 以下是一个示例的Protobuf结构体：

message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;  // Unique ID number for this person.
  string email = 3;
}

以下是其对应的JSON字符串：

{
   "name": "John",
   "id": 1234,
   "email": "john@mycompany.com"
}

我们可以发现，在将Protobuf格式数据转换为JSON数据时，需要进行三个方面的处理：字段名、值类型、嵌套结构。 在字段名方面，首先需要注意的是，Protobuf的字段名是以下划线开头的，而在JSON中，通常是以驼峰式命名的。因此在进行转换时，需要将下划线去除，并将后面的字母转为大写。 在值类型方面，Protobuf支持的类型较多，包括int、string、float等。在转为JSON时，需要将它们对应到JSON的数据类型，比如int应该转为Number类型，float应该转为Decimal类型。在转换时，还需要注意一些特殊的数据类型，比如枚举类型、嵌套结构类型等，需要在转换时进行特殊处理。 在嵌套结构方面，Protobuf支持嵌套结构，即一个消息中可以包含其他消息。在将Protobuf转为JSON时，需要将这些嵌套结构进行递归处理，将它们转为对应的JSON格式。 以下是一个完整的Protobuf转JSON代码示例：

// 定义Person结构体
syntax = "proto3";
message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  string email = 3;
}
// 定义Main函数
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person person = Person.newBuilder()
      .setName("John")
      .setId(1234)
      .setEmail("john@mycompany.com")
      .build();
    // 将Protobuf格式转为JSON格式
    JsonObject jsonPerson = JsonParser
      .parseString(JsonFormat.printer().print(person))
      .getAsJsonObject();
    // 获取JSON字符串
    String jsonString = jsonPerson.toString();
    System.out.println(jsonString);
  }
}

五、Protobuf转JSON Bytes类型

除了直接将Protobuf转为JSON格式外，我们还可以将Protobuf转为Bytes类型，再将Bytes类型转为JSON格式。 以下是一个示例代码：

// 定义Person结构体
syntax = "proto3";
message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  string email = 3;
}
// 定义Main函数
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person person = Person.newBuilder()
      .setName("John")
      .setId(1234)
      .setEmail("john@mycompany.com")
      .build();
    // 将Protobuf格式转为Bytes格式
    ByteString bytesPerson = person.toByteString();
    // 将Bytes格式转为JSON格式
    String jsonPerson = JsonFormat
      .printer()
      .includingDefaultValueFields()
      .print(JsonFormat.parser().merge(bytesPerson.toStringUtf8()));
    System.out.println(jsonPerson);
  }
}

六、Protobuf转JSON效率太差

在一些情况下，使用Protobuf转JSON的效率可能比较低。这是因为，Protobuf是一种紧凑的二进制格式，而JSON是一种文本格式，它们的存储方式和解析方式不同。 然而，在实际应用中，我们通常不会频繁地进行Protobuf转JSON。在网络传输和数据存储等场景中，我们可以将数据直接存储为Protobuf格式，然后在需要时再进行解析和转换。

七、Protobuf转JSON字段少了下划线

在进行Protobuf转JSON时，有时会发现一些字段少了下划线，这是因为Javasript生成的JSON格式默认将有下划线的字段转为驼峰式命名，例如：

// 定义Person结构体
syntax = "proto3";
message Person {
  string first_name = 1;
  string last_name = 2;
}

将其转换为JSON格式时，会变为：

{
  "firstName": "John",
  "lastName": "Doe"
}

如果需要按照原来的字段名进行转换，可以使用JsonFormat.Option的包含下划线选项，如下所示：

// 定义Main函数
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person person = Person.newBuilder()
      .setFirstName("John")
      .setLastName("Doe")
      .build();
    // 将Protobuf格式转为JSON格式
    JsonFormat.Printer printer = JsonFormat.printer()
        .includingDefaultValueFields()
        .omittingInsignificantWhitespace()
        .preservingProtoFieldNames();
    String json = printer.print(person);
    System.out.println(json);
  }
}

以上就是整个Protobuf转JSON过程及相关问题解析的详细介绍。在实际开发中，可以根据不同的需求选择合适的工具和方法进行处理。

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