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序列化方式五——ProtoStuff

article 2024/9/30 19:39:36

介绍

Protostuff是一个基于Java的高效序列化库，它使用Protocol Buffers（简称protobuf）协议，为Java对象提供高效、灵活且易用的序列化和反序列化方法。Protostuff的主要优势在于其高性能和简单的使用方式，相对于其他序列化库，如JSON或XML，它在处理大量数据时能够显著降低内存使用并提高传输速度。

特点

  1. 高效性：Protostuff采用紧凑的二进制编码方式，使得序列化后的字节数量较小，从而提高了传输效率和存储空间利用率。

  2. 灵活性：支持动态生成Schema，可以适应不同类型的Java对象，并且能够处理新增或删除字段的情况。此外，Protostuff还支持可插拔的格式，可以方便地集成到各种系统中。

  3. 易用性：Protostuff的使用非常简单，只需要在需要序列化的成员上加上Tag注解，并写明顺序即可。同时，官方文档也提供了详细的使用指南和示例代码。

优缺点

优点：

  • 高性能：在速度和内存管理上都表现出色，确保应用在处理大量数据时仍能保持流畅运行。

  • 灵活性高：支持动态生成Schema和可插拔的格式，适应性强。

  • 使用简单：相对于Protobuf等其他序列化库，Protostuff的使用更加简洁明了。

缺点：

  • 需要正确定义Schema：如果没有正确的Schema定义，将无法进行序列化和反序列化操作。

  • 不支持跨版本兼容：当Java对象的字段发生变化时（如新增或删除字段），可能会导致旧版本的字节流无法正常反序列化。因此，在使用Protostuff进行序列化和反序列化时，需要确保Java对象的类定义是稳定的，并且与对应的Schema一致。

与Protobuf的区别

  1. 使用简单性：相对于Protobuf需要编写接口定义文件并编译的繁琐操作，Protostuff的使用更加简单直接，只需在需要序列化的成员上添加Tag注解即可。

  2. 灵活性：虽然两者都支持动态生成Schema，但Protostuff在灵活性方面表现更佳，支持可插拔的格式以及更广泛的自定义选项。

  3. 性能：在性能方面，两者都表现出色。然而，具体性能取决于具体的使用场景和数据结构。一般来说，Protostuff在某些情况下可能具有更高的序列化和反序列化速度。

使用

添加依赖

<dependency>
  <groupId>io.protostuff</groupId>
  <artifactId>protostuff-core</artifactId>
  <version>1.8.0</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>io.protostuff</groupId>
  <artifactId>protostuff-runtime</artifactId>
  <version>1.8.0</version>
</dependency>

实体类

package com.zhz.test.serialization.entity;

import io.protostuff.Tag;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

/**
 * @author zhouhengzhe
 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Builder
public class ProtoStuffStudent {
    @Tag( 1)
    private String name;
    @Tag(2)
    private String studentNo;
    @Tag(3)
    private int age;
    @Tag(4)
    private String schoolName;
    @Tag(5)
    private Address address;
}


package com.zhz.test.serialization.entity;

import io.protostuff.Tag;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

/**
 * @author zhouhengzhe
 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Builder
public class Address {
    @Tag(1)
    private String province;
    @Tag(2)
    private String city;
}

工具类

package com.zhz.test.serialization.protostuff;

import io.protostuff.LinkedBuffer;
import io.protostuff.ProtostuffIOUtil;
import io.protostuff.Schema;
import io.protostuff.runtime.RuntimeSchema;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * @author zhouhengzhe
 */
public class ProtobufUtils {

    //避免每次序列化都重新申请Buffer空间
    private static LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    //缓存类对应的Schema，因为每次都会调用RuntimeSchema.getSchema，所以该方法会比较耗时，
    private static Map<Class<?>, Schema<?>> schemaCache = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 序列化方法，把指定对象序列化成字节数组
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> byte[] serialize(T obj) {
        Class<T> clazz = (Class<T>) obj.getClass();

        Schema<T> schema = getSchema(clazz);
        byte[] byteArray = new byte[0];
        try {
            byteArray = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            buffer.clear();
        }
        return byteArray;
    }

    /**
     * 反序列化方法，把字节数组反序列化成指定Class类型
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) {
        Schema<T> schema = getSchema(clazz);
        T obj = schema.newMessage();
        ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema);
        return obj;
    }


    @SuppressWarnings("unchecked")
    private static <T> Schema<T> getSchema(Class<T> clazz) {
        Schema<T> schema = (Schema<T>) schemaCache.get(clazz);
        if (schema == null) {
            schema = RuntimeSchema.getSchema(clazz);
            if (schema != null) {
                schemaCache.put(clazz, schema);
            }
        }
        return schema;
    }

}

测试类

package com.zhz.test.serialization.protostuff;

import com.zhz.test.serialization.entity.Address;
import com.zhz.test.serialization.entity.ProtoStuffStudent;
import org.junit.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

/**
 * @author zhouhengzhe
 */
@SpringBootTest
public class TestProtoStuff {

    @Test
    public void test() {
        ProtoStuffStudent stuffStudent = ProtoStuffStudent
                .builder()
                .age(3)
                .name("lance")
                .schoolName("bjut")
                .studentNo("2019060544")
                .address(Address
                        .builder()
                        .city("hunan")
                        .province("address")
                        .build())
                .build();

        //序列化
        byte[] serialize = ProtobufUtils.serialize(stuffStudent);
        System.out.println(serialize.length);
        //反序列化
        ProtoStuffStudent deserialize = ProtobufUtils.deserialize(serialize, ProtoStuffStudent.class);
        System.out.println(deserialize);
    }
}

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