Google Protocol Buffer
什么是 Google Protocol Buffer？ 假如您在网上搜索，应该会得到类似这样的文字介绍：
Google Protocol Buffer( 简称 Protobuf) 是 Google 公司内部的混合语言数据标准，目前已经正在使用的有超过 48,162 种报文格式定义和超过 12,183 个 .proto 文件。他们用于 RPC 系统和持续数据存储系统。
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。可用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。目前提供了 C++、Java、Python 三种语言的 API。
或许您和我一样，在第一次看完这些介绍后还是不明白 Protobuf 究竟是什么，那么我想一个简单的例子应该比较有助于理解它。
移动应用客户端与服务器之间的通信协议,目前比较主流的有Facebook的Thrift,腾讯的JCE,以及Google的ProtocolBuffer(以下简称protobuf),本文主要介绍protobuf基本概念,协议解析,以及在Android中的应用实践。
定义
一种 结构化数据 的数据存储格式（类似于 XML、Json ）,用于网络世界的数据交换
Google 出品 （开源）
Protocol Buffer 目前有两个版本：proto2 和 proto3
因为proto3 还是beta 版，所以本次讲解是 proto2
Protobuf是一种灵活高效的,用于序列化结构化数据的机制,类似于XML,但比XML更小,更快,更简单。Protobuf序列化为二进制数据,不依赖于平台和语言,同时具备很好的兼容性。
通过将 结构化的数据 进行 串行化（序列化），从而实现 数据存储 / RPC(Remote Procedure Call Protocol远程过程调用协议) 数据交换的功能：
序列化： 将 数据结构或对象 转换成 二进制串 的过程
反序列化：将在序列化过程中所生成的二进制串 转换成 数据结构或者对象 的过程
应用场景
传输数据量大 & 网络环境不稳定 的数据存储、RPC 数据交换 的需求场景
如 即时IM （QQ、微信）的需求场景
在 传输数据量较大的需求场景下，Protocol Buffer比XML、Json 更小、更快、使用 & 维护更简单！
序列化与反序列化
网络通信协议
OSI/RM协议模型
说到GPB（Google protocol Buffer）通过序列化与反序列化来进行数据传输，那么我们来聊聊序列化的问题。
序列化 & 反序列化 属于通讯协议的一部分
通讯协议采用分层模型：TCP/IP模型（四层） & OSI 模型 （七层）
ISO/OSI的参考模型共有7层，由低层至高层分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
各层功能分别为：
（1）物理层
提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性；提供有关在传输介质上传输非结构的位流
及物理链路故障检测指示。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。
（2）数据链路层
负责在两个相邻结点间的线路上，无差错地传送以帧为单位的数据，并进行流量控制。每一帧包括一定数量的数据
和一些必要的控制信息。与物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如
果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。
（3）网络层
为传输层实体提供端到端的交换网络数据传送功能，使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输
细节；可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径；对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。
网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息——源站点和目的站点
地址的网络地址。
（4）传输层
为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层的最适宜的服务；提供建
立、维护和拆除传输连接功能。传输层根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间提
供建立、维护和取消传输连接的功能，并以可靠和经济的方式传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。
（5）会话层
为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应；
提供会话管理服务。
（6）表示层
为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务，即将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为
适合于OSI系统内部使用的传送语法，提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩，解压缩，加密和解密等
工作都由表示层负责。
（7）应用层
提供OSI用户服务，即确定进程之间通信的性质，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。
简言之，各层的作用：
物理层：在物理媒体上传输原始的数据比特流。
数据链路层：将数据分成一个个数据帧，以数据帧为单位传输。有应有答，遇错重发。
网络层：将数据分成一定长度的分组，将分组穿过通信子网，从信源选择路径后传到信宿。
传输层：提供不具体网络的高效、经济、透明的端到端数据传输服务。
会话层：进程间的对话也称为会话，会话层管理不同主机上各进程间的对话。
表示层： 为应用层进程提供格式化的表示和转换数据服务。
应用层：提供应用程序访问OSI环境的手段。
OSI网络体系结构各层协议：
（1）应用层：TELNET、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、HTTP、BOOTP、DHCP、DNS
（2）表示层：
文本：ASCII，EBCDIC
图形：TIFF，JPEG，GIF，PICT
声音：MIDI，MPEG，QUICKTIME
（3）会话层：NFS、SQL、RPC 、X-WINDOWS、ASP（APPTALK会话协议）、SCP
（4）传输层：TCP、UDP、SPX
（5）网络层：IP、IPX、ICMP、RIP、OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)
（6）数据链路层：SDLC、HDLC、PPP、STP（Spanning Tree Protocol）、帧中继
（7）物理层：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45
常用端口（每个协议都有一个缺省端口）
TCP/IP协议模型
TCP/IP概念层次中与OSI模型相互对应
两者关系
OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型。
OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践；而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型。
OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用，成为网络互联事实上的标准。
- TCP：transmission control protocol 传输控制协议
- UDP：user data protocol 用户数据报协议
OSI七层协议模型算是一个理想的规范模型而不应用在实践中，而TCP/IP模型则是现在国际所通用的网络传输协议模型
序列化 / 反序列化 属于 TCP/IP模型 应用层 和 OSI`模型 展示层的主要功能：
- （序列化）把 应用层的对象 转换成 二进制串
- （反序列化）把 二进制串 转换成 应用层的对象
所以， Protocol Buffer属于 TCP/IP模型的应用层 & OSI模型的展示层
对于数据结构和对象
数据结构、对象与二进制串
不同的计算机语言中，数据结构，对象以及二进制串的表示方式并不相同。
对于面向对象的语言（如Java）：对象 = Object = 类的实例化；在Java中最接近数据结构 即 POJO（Plain Old Java Object），或Javabean（只有 setter/getter 方法的类）
对于半面向对象的语言（如C++），对象 = class，数据结构 = struct
对于C++，因为具有内存操作符，所以 二进制串 容易理解：C++的字符串可以直接被传输层使用，因为其本质上就是以 ‘\0’ 结尾的存储在内存中的二进制串
对于 Java，二进制串 = 字节数组 =byte[]
byte 属于 Java 的八种基本数据类型
二进制串 容易和 String混淆：String 一种特殊对象（Object）。对于跨语言间的通讯，序列化后的数据当然不能是某种语言的特殊数据类型。
T - L - V 的数据存储方式
- 定义
即 Tag - Length - Value，标识 - 长度 - 字段值 存储方式
作用
以 标识 - 长度 - 字段值 表示单个数据，最终将所有数据拼接成一个 字节流，从而 实现 数据存储 的功能
其中 Length可选存储，如 储存Varint编码数据就不需要存储Length
- 示意图
