google protobuf 生成的Java对象结构

• 介绍

• .proto

• Java对象中的方法

• methods in interface

• methods in object

• methods in Builder

• 示例

• 参阅

http://blog.csdn.net/puppylpg/article/details/80837143

介绍

介绍日后再补TODO，总之想要了解protobuf的工作原理，需要首先知道编程中的“Builder模式”——由于类属性过多而出现的一种较好的解决方式。没有公有构造函数，设置属性仅能通过Builder的set类方法等等。具体可查阅资料学习。

这里介绍一下protobuf生成的Java对象结构。

.proto

假设protobuf定义文件如下：

option java_outer_classname = "Test";message A {    required string a = 1;    message B1 {        optional string b = 1;        message C {            optional string c = 1;
        }        optional C c = 2;
    }    optional B1 b1 = 2;    message B2 {        optional int32 b = 1;
    }    optional B2 b2 = 3;    optional int32 num = 4;
}

则会生成类名为Test.java的文件，结构和protobuf文件定义的一致：A对象，包含a/b1/b2/num四个属性，其中b1类型为B1，b2类型为B2；B1中包含b/c两个属性，其中c类型为C，其中只包含一个属性c；B2只包含一个属性b。

Java对象中的方法

主要看一下生成的对象中，都有哪些方法可供使用。由于生成的Java文件太大，就不再贴上来了。

methods in interface

首先，针对最外层，会生成AOrBuilder接口。类A会实现该接口，类A的静态内部类（或者说静态嵌套类）A.Builder也会实现该接口。

接口中包含的方法基本都是获取各个属性的—— 
比如对于A的String类型属性a，有： 
- hasA()，判断属性a是否存在值； 
- getA()，获取属性a的值； 
- getABytes()，仅针对string类型的属性，如果a是int型，自然不会有此方法。

如果属性是结构体型的，比如对于b1，其类型为B1，那么接口中会有getB1OrBuilder()方法。如果b1有值，会返回B1，否则返回B1.Builder。

methods in object

对于object，比如类型A，主要有以下几种类型的方法——

object本身的特性： 
- isInitialized()，判断required属性是否设置了，如果没有则抛异常； 
- getSerializedSize()，获取序列化后的大小； 
- getDefaultInstance()，工厂方法，获得未初始化的类实例，相当于Test.A.newBuilder().build()；

对属性的get方法： 
这一点是对上述接口中方法的实现。比如：hasA()/getA()/getABytes()/getB1OrBuilder()，详见对接口方法的介绍。

转换方法： 
- newBuilder()，新建一个Builder对象，这也是构造对象的最常用方式，毕竟没有公有构造函数； 
- newBuilder(A object)，重载方法，新建一个Builder对象，并将属性值设置和和传入的object相同。由于内嵌的结构体（比如B1类型的对象）和string对象是不可变的，因此他们是在原对象和拷贝对象之间共享的（不可变对象可以安全地共享）； 
- toBuilder()，将对象转换为Builder，返回的是深拷贝，对该Builder的属性的修改不会影响到原对象； 
- parseFrom(ByteString/byte[]/InputStream)，从一堆字节中解析出对象。和其Builder中的mergeFrom(A object)方法一一对应； 
转换方法是比较重要的。

object对象是不可变的，无法做到对属性的值进行删改，只能查询。删改只有通过Builder才能做到。

methods in Builder

对于Builder，比如A.Builder，主要有以下几种类型的方法——

查询属性： 
同上述接口中介绍的方法，毕竟Builder实现了上述接口。比如：hasA()/getA()/getABytes()/getB1OrBuilder()

删改属性。比如对于A的属性a，有： 
- setA(String)，set属性a的值； 
- setABytes(ByteString)，同上，自然也只有当a为string的时候才会有此方法； 
- clearA()，清除a的值； 
如果属性是复杂的结构体，比如对于属性b1，还存在如下删改方法： 
- setB1(B1)/setB1(B1.Builder)，前者没什么特别之处，但是后者作为重载方法，可以使用B1.Builder类型的对象直接setB1类型的对象的值； 
- mergeB1(B1)，同样是设置b1的值，区别：TODO

转换方法： 
- build()，将Builder转为object，如果required属性没有设置值，抛异常； 
- builderPartial()，同样将Builder转为object，但是required属性没有设置值也不会有问题； 
- mergeFrom(A)，直接从一个现有的A对象，深拷贝其属性，构造一个全新的A.Builder对象；

Builder本身的一些方法： 
- clone() 
- clear()

最值得注意的是，A.Builder中含有便捷的方法，能够直接获取Builder中嵌套的结构体的Builder，即“使用builder直接获取深层builder”。

比如给出A.Builder，想要修改其中的属性b1的属性b：

aBuilder.getB1Builder().setB("convenint_set")

就完成了对值的修改。

否则，需要这样去修改：

Test.A.B1.Builder b1Builder = aBuilder.getB1().toBuilder().setB("change_only_if_set_again");aBuilder.setB1(b1Builder); // 使用b1或b1Builder都行，有重载方法

1. 先获取A.Builder中的B1对象，再转B1.Builder，最后set属性b；

2. 再把新对象设置回A.Builder。否则原aBuilder是不会改变的。

所以使用builder获取深层次builder并修改，是非常方便的，尤其是在嵌套层级比较深的情况下。

再比如，想要修改其中的属性b1的属性c的属性c，只需：

aBuilder.getB1Builder().getCBuilder().setC("builder_get_builder")

就完成了对值的修改。

示例

/** * @author liuhaibo on 2018/06/27 */public class Main {    public static void main(String... args) {
        Test.A.B1.C cObject = Test.A.B1.C.newBuilder().setC("c").build();
        Test.A.B1 b1Object = Test.A.B1.newBuilder().setB("b").setC(cObject).build();
        Test.A.B2 b2Object = Test.A.B2.newBuilder().setB(1).build();
        Test.A aObject = Test.A.newBuilder().setA("a").setB1(b1Object).setB2(b2Object).build();

        System.out.println("///* Methods for object *///");
        methodsForObject(aObject);

        System.out.println("///* Methods for Builder *///");
        methodsForBuilder(aObject, b1Object);
    }    private static void methodsForObject(Test.A aObject) {
        System.out.println("A = " + aObject);
        System.out.println("A.isInitialized() = " + aObject.isInitialized());

        // Exception in thread "main" com.google.protobuf.UninitializedMessageException: Message missing required fields: a
        // System.out.println("A(without a field).isInitialized() = " + aObject.toBuilder().clearA().build().isInitialized());

        System.out.println("A.getSerializedSize() = " + aObject.getSerializedSize());
        System.out.println("A.Builder = " + aObject.toBuilder());
        System.out.println("A.getB1OrBuilder() = " + aObject.getB1OrBuilder());
        System.out.println("A.b1 = " + aObject.getB1());
    }    private static void methodsForBuilder(Test.A aObject, Test.A.B1 b1Object) {        // builder
        Test.A.Builder aBuilder = Test.A.newBuilder();

        // merge from a existing object
        aBuilder.mergeFrom(aObject);
        System.out.println(aBuilder);

        // change a structure in object
        aBuilder.mergeB1(b1Object.toBuilder().setB("change_a_structure").build());
        System.out.println(aBuilder);

        // 用builder去get builder，需要修改值直接set就可以了
        aBuilder.getB1Builder().getCBuilder().setC("builder_get_builder").build();
        System.out.println(aBuilder);

        // 用object去toBuilder，再set值，那么原本的object不会变
        aBuilder.getB1().toBuilder().setB("no_change_happens");
        System.out.println(aBuilder);
        // 除非再set回去
        Test.A.B1.Builder b1Builder = aBuilder.getB1().toBuilder().setB("change_only_if_set_again");
        aBuilder.setB1(b1Builder); // 使用b1或b1Builder都行，有重载方法
        System.out.println(aBuilder);

        // buildPartial() vs. build()
        aBuilder.clearA().getB1Builder().getCBuilder().setC("2333"); // 现在已经是CBuilder对象了，不再是ABuilder，所以调用build()也是CBuilder的方法
        // safe
        System.out.println(aBuilder.buildPartial());
        aBuilder.clearA();
        // Exception in thread "main" com.google.protobuf.UninitializedMessageException: Message missing required fields: a
        // System.out.println(aBuilder.build());
    }
}

参阅

1. https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/java-generated