一、生成目标语言代码。
下面的命令帮助我们将MyMessage.proto文件中定义的一组Protocol Buffer格式的消息编译成目标语言（Java）的代码。至于消息的内容，我们会在后面以分段的形式逐一列出，同时也会在附件中给出所有源代码。
protoc -I=./message --java_out=./src ./MyMessage.proto
从上面的命令行参数中可以看出，待编译的文件为MyMessage.proto，他存放在当前目录的message子目录下。--java_out参数则
指示编译工具我们需要生成目标语言是java，输出目录是当前目录的src子目录。这里需要补充说明的是，因为在MyMessage.proto文件中定
义了option java_package =
"com.lsk.lyphone"的文件级选项，所以输出的目前是src/com/lsk/lyphone，生成的目标代码文件名是
MyMessage.java。
二、简单message生成的Java代码。
这里先定义一个最简单的message，其中只是包含原始类型的字段。
option java_package = "com.lsk.lyphone";
option java_outer_classname = "LYPhoneMessage";
option optimize_for = LITE_RUNTIME;
message LogonReqMessage {
required int64 acctID = 1;
required string passwd = 2;
}
对于选项java_package和java_outer_classname的功能，我们已经在之前的一篇Blog（语言规范）中进行了清晰的阐述，这里就不在另行介绍了。然而对于选项optimize_for，这里将结合本例给出一些实用性描述。
当前.proto文件中该选项的值为LITE_RUNTIME，
因此由该.proto文件生成的所有Java类的父类均为com.google.protobuf.GeneratedMessageLite，而非
com.google.protobuf.GeneratedMessage，同时与之对应的Builder类则均继承自
com.google.protobuf.MessageLiteOrBuilder，而非
com.google.protobuf.MessageOrBuilder。在之前的博客中已经给出了一些简要的说明，MessageLite接口是
Message的父接口，在MessageLite中将缺少Protocol
Buffer对反射的支持，而此功能均在Message接口中提供了接口规范，同时又在其实现类GeneratedMessage中给予了最小功能的实
现。对于我们的项目而言，整个系统相对比较封闭，不会和更多的外部程序进行交互，与此同时，我们的客户端部分又是运行在Android平台，有鉴于此，我
们考虑使用LITE版本的Protocol
Buffer。这样不仅可以得到更高编码效率，而且生成代码编译后所占用的资源也会更少，至于反射所能带来的灵活性和极易扩展性，对于该项目而言完全可以
忽略。下面我们来看一下由message LogonReqMessage生成的Java类的部分声明，以及常用方法的说明性注释。
在做各种case的对比性分析之前必须要事先声明的是，Protocol Buffer针对Java语言所生成的代码和C++相比存在一个非常重要的差别，即为每个消息均会生成一个Builder接
口和一个与消息对应的实现类，该实现类又将同时实现生成的Builder接口和扩展Protocol
Buffer内置的GeneratedMessageLite（或GeneratedMessage）类。这一点对于Protocol
Buffer而言，是巧妙的使用了设计模式中的Builder模式。换言之，对于所有消息字段的修改操作均需要通过与其对应的Builder接口辅助完
成。相信我们会通过对下面用例的学习可以得到更为清楚的认识。
1 //用于修改LogonReqMessage消息字段的辅助Builder接口。
2 //该接口会为消息中的每个字段均提供getter和setter方法。
3 public interface LogonReqMessageOrBuilder
4 extends com.google.protobuf.MessageLiteOrBuilder {
5
6 // required int64 acctID = 1;
7 boolean hasAcctID();
8 long getAcctID();
9
10 // required string passwd = 2;
11 boolean hasPasswd();
12 String getPasswd();
13 }
14 //该类为final类，即不可以在被子类化了。这一点在Protocol Buffer的官方文档中给予了明确
15 //的说明，因为子类化将会破坏序列化和反序列化的过程。
16 public static final class LogonReqMessage extends
17 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite
18 implements LogonReqMessageOrBuilder {
19
20 // Use LogonReqMessage.newBuilder() to construct.
21 // 由于所有构造函数均为私有方法，由此可见，我们不能直接new LogonReqMessage的对象
22 // 实例，而是只能通过与其对应Builder来构造，或是直接通过反序列化的方式生成。
23 private LogonReqMessage(Builder builder) {
24 super(builder);
25 }
26 //该静态方法为该类Builder接口的工厂方法。返回的Builder实现类在完成各个字段的
27 //初始化后，通过build()方法返回与其对应的消息实现类，即LogonReqMessage。
28 public static Builder newBuilder() { return Builder.create(); }
29 //通过该类的对象获取与其对应的Builder类对象，一般用于通过Builder类完成消息字段的修改。
30 public Builder toBuilder() { return newBuilder(this); }
31
32 private LogonReqMessage(boolean noInit) {}
33 //判断当前对象的所有字段是否都已经被初始化。
34 public final boolean isInitialized() {
35 ... ...
36 }
37 //获取已经被初始化后的对象序列化时所占用的字节空间。
38 public int getSerializedSize() {
39 ... ...
40 }
41 //从内存中饭序列化LogonReqMessage对象。
42 //Protocol Buffer中还提供其他一些接口方法，用于从不同的数据源反序列化对象。
43 public static com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage parseFrom(byte[] data)
44 throws com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException {
45 return newBuilder().mergeFrom(data).buildParsed();
46 }
47 //功能和上一个函数相同，只是输入源改为InputStream接口。
48 public static com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage parseFrom(java.io.InputStream input)
49 throws java.io.IOException {
50 return newBuilder().mergeFrom(input).buildParsed();
51 }
52
53 // required int64 acctID = 1;
54 // 下面的静态变量对应于该字段在.proto中定义的标签号。该变量的命名规则为：字段(全部大写) + _FIELD_NUMBER。
55 public static final int ACCTID_FIELD_NUMBER = 1;
56 public boolean hasAcctID() {
57 return ((bitField0_ & 0x00000001) == 0x00000001);
58 }
59 public long getAcctID() {
60 return acctID_;
61 }
62
63 // required string passwd = 2;
64 public static final int PASSWD_FIELD_NUMBER = 2;
65 public boolean hasPasswd() {
66 return ((bitField0_ & 0x00000002) == 0x00000002);
67 }
68 public String getPasswd() {
69 ... ...
70 }
71 //每一个Message类都会包含一个静态内部类，即与之对应的Builder类。上面代码中所涉及的Builder类均为该内部类。
72 public static final class Builder extends
73 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite.Builder<
74 com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage, Builder>
75 implements com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessageOrBuilder {
76 //清空当前对象中的所有设置。调用该函数之后，本例中的hasAcctID和hasPasswd都会返回false。
77 public Builder clear() {
78 super.clear();
79 acctID_ = 0L;
80 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000001);
81 passwd_ = "";
82 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000002);
83 return this;
84 }
85 //克隆出一个Builder对象。
86 public Builder clone() {
87 return create().mergeFrom(buildPartial());
88 }
89 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage build() {
90 com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonReqMessage result = buildPartial();
91 if (!result.isInitialized()) {
92 throw newUninitializedMessageException(result);
93 }
94 return result;
95 }
96 // Builder类中修改外部消息类的方法。
97 // required int64 acctID = 1;
98 public boolean hasAcctID() {
99 return ((bitField0_ & 0x00000001) == 0x00000001);
100 }
101 public long getAcctID() {
102 return acctID_;
103 }
104 //设置AcctID字段，该函数调用后hasAcctID函数将返回true。
105 //这里之所以让返回值为Builder对象，就是可以让调用者在一条代码中方便的连续修改多个字段，
106 //如：myMessage.setAcctID(100).setPasswd("MyName");
107 public Builder setAcctID(long value) {
108 bitField0_ |= 0x00000001;
109 acctID_ = value;
110 return this;
111 }
112 //清空AcctID字段，该函数调用后hasAcctID函数返回false。
113 //这里之所以让返回值为Builder对象，就是可以让调用者在一条代码中方便的连续清空多个字段，
114 //如：myMessage.clearAcctID().clearPasswd();
115 public Builder clearAcctID() {
116 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000001);
117 acctID_ = 0L;
118 return this;
119 }
120
121 // required string passwd = 2;
122 public boolean hasPasswd() {
123 return ((bitField0_ & 0x00000002) == 0x00000002);
124 }
125 public String getPasswd() {
126 ... ...
127 }
128 public Builder setPasswd(String value) {
129 ... ...
130 }
131 public Builder clearPasswd() {
132 bitField0_ = (bitField0_ & ~0x00000002);
133 passwd_ = getDefaultInstance().getPasswd();
134 return this;
135 }
136 void setPasswd(com.google.protobuf.ByteString value) {
137 bitField0_ |= 0x00000002;
138 passwd_ = value;
139 }
140 }
141 }
在上面生成的代码中并没有列出与序列化相关的函数，这部分代码基本都是在父类中实现的，我们将在下面的例子中给出一些最基本的用法，有兴趣的开发者可以直接看Protocol Buffer中的源码，这部分代码比较通俗易懂。
下面是读写LogonReqMessage对象的Java测试代码和说明性注释。
1 private static void testSimpleMessage() {
2 System.out.println("==================This is simple message.================");
3 //如前所述，不能直接构造该消息类对象，只能通过他的内部Builder类构造并完成所有字段的初始化。
4 LogonReqMessage.Builder logonReqBuilder = LogonReqMessage.newBuilder();
5 logonReqBuilder.setAcctID(20);
6 logonReqBuilder.setPasswd("Hello World");
7 //builder对象初始化完毕后，再通过build方法生成与之对应的消息类对象。
8 LogonReqMessage logonReq = logonReqBuilder.build();
9 int length = logonReq.getSerializedSize();
10 System.out.println("The result length is " + length);
11 //直接序列化到内存中，之后可对该内存进行二次加工后再写到本地文件或发送到远端，如加密。
12 byte[] buf = logonReq.toByteArray();
13
14 try {
15 LogonReqMessage logonReq2 = LogonReqMessage.parseFrom(buf);
16 System.out.println("acctID = " + logonReq2.getAcctID() + " password = " + logonReq2.getPasswd());
17 } catch (InvalidProtocolBufferException e) {
18 e.printStackTrace();
19 }
20 //需要说明的是，文件中的内容是由之前C++实例代码写入的，这里这样写主要是一种验证。
21 System.out.println("Reading data from local file generated by C++");
22 try {
23 LogonReqMessage logonReq3 = LogonReqMessage.parseFrom(new FileInputStream("C:/Mine/LogonReq.dat"));
24 System.out.println("acctID = " + logonReq3.getAcctID() + " password = " + logonReq3.getPasswd());
25 } catch (FileNotFoundException e) {
26 e.printStackTrace();
27 } catch (IOException e) {
28 e.printStackTrace();
29 }
30 }
三、嵌套message生成的Java代码。
enum UserStatus {
OFFLINE = 0;
ONLINE = 1;
}
enum LoginResult {
LOGON_RESULT_SUCCESS = 0;
LOGON_RESULT_NOTEXIST = 1;
LOGON_RESULT_ERROR_PASSWD = 2;
LOGON_RESULT_ALREADY_LOGON = 3;
LOGON_RESULT_SERVER_ERROR = 4;
}
message UserInfo {
required int64 acctID = 1;
required string name = 2;
required UserStatus status = 3;
}
message LogonRespMessage {
required LoginResult logonResult = 1;
required UserInfo userInfo = 2; //这里嵌套了UserInfo消息。
}
对于上述消息生成的Java代码，UserInfo因为只是包含了原始类型字段，因此和上例中的LogonReqMessage没有太多的差别，这里也就
不在重复列出了。由于LogonRespMessage消息中嵌套了UserInfo类型的字段，在这里我们将仅仅给出该消息生成的Java代码和关键性
注释。
1 public static final class LogonRespMessage extends
2 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite
3 implements LogonRespMessageOrBuilder {
4
5 //Message类的通用性函数定义。
6 ... ...
7
8 // required .LoginResult logonResult = 1;
9 public static final int LOGONRESULT_FIELD_NUMBER = 1;
10 public boolean hasLogonResult() {
11 return ((bitField0_ & 0x00000001) == 0x00000001);
12 }
13 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LoginResult getLogonResult() {
14 return logonResult_;
15 }
16
17 // required .UserInfo userInfo = 2;
18 public static final int USERINFO_FIELD_NUMBER = 2;
19 public boolean hasUserInfo() {
20 return ((bitField0_ & 0x00000002) == 0x00000002);
21 }
22 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.UserInfo getUserInfo() {
23 return userInfo_;
24 }
25 //Message类的通用性函数定义。可参照上一小节中的代码和注释。
26 ... ...
27
28 public static final class Builder extends
29 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite.Builder<
30 com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonRespMessage, Builder>
31 implements com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.LogonRespMessageOrBuilder {
32
33 //一些适用于绝大多数Builder对象的通用性方法。
34 ... ...
35
36 //当前示例中Builder生成的代码和上一小节中生成的代码非常类似，这里就不一一赘述了。
37 //和前面的例子相比一个重要的差别是setUserInfo函数多提供了一种函数签名，其参数为
38 //UserInfo类的Builder对象。这样调用者在使用时可以直接将Builder对象作为参数传入。
39 public Builder setUserInfo(com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.UserInfo.Builder builderForValue) {
40 userInfo_ = builderForValue.build();
41 bitField0_ |= 0x00000002;
42 return this;
43 }
44 }
45 }
下面是读写LogonRespMessage对象的Java测试代码和说明性注释。
1 private static void testNestedMessage() {
2 System.out.println("==================This is nested message.================");
3 LogonRespMessage.Builder logonRespBuilder = LogonRespMessage.newBuilder();
4 logonRespBuilder.setLogonResult(LoginResult.LOGON_RESULT_SUCCESS);
5 UserInfo.Builder userInfo = UserInfo.newBuilder();
6 userInfo.setAcctID(200);
7 userInfo.setName("Tester");
8 userInfo.setStatus(UserStatus.OFFLINE);
9 //这里也可以直接传递userInfo对象作为参数。因为LogonRespBuilder类提供了setUserInfo的方法重载。
10 logonRespBuilder.setUserInfo(userInfo.build());
11 LogonRespMessage logonResp = logonRespBuilder.build();
12 int length = logonResp.getSerializedSize();
13 System.out.println("The result length is " + length);
14 byte[] buf = logonResp.toByteArray();
15
16 try {
17 LogonRespMessage logonResp2 = LogonRespMessage.parseFrom(buf);
18 UserInfo userInfo2 = logonResp2.getUserInfo();
19 System.out.println("LogonResult = " + logonResp2.getLogonResult().toString() + " acctID = "
20 + userInfo2.getAcctID() + " name = " + userInfo2.getName() + " status = " + userInfo2.getStatus().toString());
21 } catch (InvalidProtocolBufferException e) {
22 e.printStackTrace();
23 }
24 System.out.println("Reading data from local file generated by C++");
25 try {
26 LogonRespMessage logonResp3 = LogonRespMessage.parseFrom(new FileInputStream("C:/Mine/LogonResp.dat"));
27 UserInfo userInfo3 = logonResp3.getUserInfo();
28 System.out.println("LogonResult = " + logonResp3.getLogonResult().toString() + " acctID = "
29 + userInfo3.getAcctID() + " name = " + userInfo3.getName() + " status = " + userInfo3.getStatus().toString());
30 } catch (FileNotFoundException e) {
31 e.printStackTrace();
32 } catch (IOException e) {
33 e.printStackTrace();
34 }
35 }
四、repeated嵌套message生成的Java代码。
message BuddyInfo {
required UserInfo userInfo = 1;
required int32 groupID = 2;
}
message RetrieveBuddiesResp {
required int32 buddiesCnt = 1;
repeated BuddyInfo buddiesInfo = 2;
}
对于上述消息生成的代码，我们将只是针对RetrieveBuddiesResp消息所对应的Java代码进行详细说明，其余部分和前面小节的例子基本相
同，可直接参照。而对于RetrieveBuddiesResp类中的代码，我们也仅仅是对buddiesInfo字段生成的代码进行更为详细的解释。
1 public static final class RetrieveBuddiesResp extends
2 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite
3 implements RetrieveBuddiesRespOrBuilder {
4 //这里均为Protocol Buffer生成的通用性代码。
5 ... ...
6 // repeated .BuddyInfo buddiesInfo = 2;
7 public static final int BUDDIESINFO_FIELD_NUMBER = 2;
8 //对于repeated类型的字段，均返回类型参数为字段类型的泛型容器对象。
9 public java.util.List<com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo> getBuddiesInfoList() {
10 return buddiesInfo_;
11 }
12 public java.util.List<? extends com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfoOrBuilder> getBuddiesInfoOrBuilderList() {
13 return buddiesInfo_;
14 }
15 public int getBuddiesInfoCount() {
16 return buddiesInfo_.size();
17 }
18 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo getBuddiesInfo(int index) {
19 return buddiesInfo_.get(index);
20 }
21 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfoOrBuilder getBuddiesInfoOrBuilder(int index) {
22 return buddiesInfo_.get(index);
23 }
24
25 //这里仍有一些Protocol Buffer生成的通用性代码。
26 ... ...
27
28 public static final class Builder extends
29 com.google.protobuf.GeneratedMessageLite.Builder<
30 com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.RetrieveBuddiesResp, Builder>
31 implements com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.RetrieveBuddiesRespOrBuilder {
32
33 //这里仅列出和操作repeated字段相关的方法，其他的方法和前面的例子基本一致。
34 // repeated .BuddyInfo buddiesInfo = 2;
35 //本来打算给出比较详细的说明，但是看到Google为每个函数的命名之后就放弃这个想法，
36 //这样一来不仅可以避免画蛇添足，而且也节省了时间。:)
37 public java.util.List<com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo> getBuddiesInfoList() {
38 return java.util.Collections.unmodifiableList(buddiesInfo_);
39 }
40 public int getBuddiesInfoCount() {
41 return buddiesInfo_.size();
42 }
43 public com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo getBuddiesInfo(int index) {
44 return buddiesInfo_.get(index);
45 }
46 public Builder setBuddiesInfo(int index, com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo value) {
47 ... ...
48 }
49 public Builder setBuddiesInfo(int index, com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo.Builder builderForValue) {
50 ... ...
51 }
52 public Builder addBuddiesInfo(com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo value) {
53 ... ...
54 }
55 public Builder addBuddiesInfo(int index, com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo value) {
56 ... ...
57 }
58 public Builder addBuddiesInfo(com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo.Builder builderForValue) {
59 ... ...
60 }
61 public Builder addBuddiesInfo(
62 int index, com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo.Builder builderForValue) {
63 ... ...
64 }
65 public Builder addAllBuddiesInfo(
66 java.lang.Iterable<? extends com.lsk.lyphone.LYPhoneMessage.BuddyInfo> values) {
67 ... ...
68 }
69 public Builder clearBuddiesInfo() {
70 ... ...
71 }
72 public Builder removeBuddiesInfo(int index) {
73 ... ...
74 }
75 }
76 }
下面是读写RetrieveBuddiesResp对象的Java测试代码和说明性注释。
1 private static void testRepeatedMessage() {
2 System.out.println("==================This is repeated message.================");
3 RetrieveBuddiesResp.Builder retrieveBuddiesBuilder = RetrieveBuddiesResp.newBuilder();
4 retrieveBuddiesBuilder.setBuddiesCnt(2);
5 BuddyInfo.Builder buddyInfoBuilder = BuddyInfo.newBuilder();
6 buddyInfoBuilder.setGroupID(20);
7 UserInfo.Builder userInfoBuilder = UserInfo.newBuilder();
8 userInfoBuilder.setAcctID(200);
9 userInfoBuilder.setName("user1");
10 userInfoBuilder.setStatus(UserStatus.OFFLINE);
11 buddyInfoBuilder.setUserInfo(userInfoBuilder.build());
12 retrieveBuddiesBuilder.addBuddiesInfo(buddyInfoBuilder.build());
13
14 buddyInfoBuilder = BuddyInfo.newBuilder();
15 buddyInfoBuilder.setGroupID(21);
16 userInfoBuilder = UserInfo.newBuilder();
17 userInfoBuilder.setAcctID(201);
18 userInfoBuilder.setName("user2");
19 userInfoBuilder.setStatus(UserStatus.ONLINE);
20 buddyInfoBuilder.setUserInfo(userInfoBuilder);
21 retrieveBuddiesBuilder.addBuddiesInfo(buddyInfoBuilder);
22 RetrieveBuddiesResp buddiesResp = retrieveBuddiesBuilder.build();
23
24 int length = buddiesResp.getSerializedSize();
25 System.out.println("The result length is " + length);
26 byte[] buf = buddiesResp.toByteArray();
27
28 try {
29 RetrieveBuddiesResp buddiesResp2 = RetrieveBuddiesResp.parseFrom(buf);
30 System.out.println("BuddiesCount = " + buddiesResp2.getBuddiesCnt());
31 System.out.println("Repeated Size = " + buddiesResp2.getBuddiesInfoCount());
32 for (int i = 0; i < buddiesResp2.getBuddiesInfoCount(); ++i) {
33 BuddyInfo buddyInfo = buddiesResp2.getBuddiesInfo(i);
34 UserInfo userInfo = buddyInfo.getUserInfo();
35 System.out.println("GroupID = " + buddyInfo.getGroupID() + " UserInfo.acctID = " + userInfo.getAcctID()
36 + " UserInfo.name = " + userInfo.getName() + " UserInfo.status = " + userInfo.getStatus());
37 }
38
39 } catch (InvalidProtocolBufferException e) {
40 e.printStackTrace();
41 }
42 System.out.println("Reading data from local file generated by C++");
43 try {
44 RetrieveBuddiesResp buddiesResp3 = RetrieveBuddiesResp.parseFrom(new FileInputStream("C:/Mine/RetrieveBuddiesResp.dat"));
45 System.out.println("BuddiesCount = " + buddiesResp3.getBuddiesCnt());
46 System.out.println("Repeated Size = " + buddiesResp3.getBuddiesInfoCount());
47 List<BuddyInfo> buddiesInfo = buddiesResp3.getBuddiesInfoList();
48 for (BuddyInfo buddyInfo : buddiesInfo) {
49 UserInfo userInfo = buddyInfo.getUserInfo();
50 System.out.println("GroupID = " + buddyInfo.getGroupID() + " UserInfo.acctID = " + userInfo.getAcctID()
51 + " UserInfo.name = " + userInfo.getName() + " UserInfo.status = " + userInfo.getStatus());
52 }
53 } catch (FileNotFoundException e) {
54 e.printStackTrace();
55 } catch (IOException e) {
56 e.printStackTrace();
57 }
58 }
对于Java而言，我们可以通过Maven工具生成两个jar包，其中一个是protobuf-java-2.4.1.jar，主要用于optimize_for选项为非LITE_RUNTIME的情况，而另一个protobuf-java-2.4.1-lite.jar文件则恰恰与之相反。另外，我通过Beyond Compare工具对这两个jar包进行了二进制比较后发现，他们是完全相同的。