通讯协议序列化解读（二） protostuff详解教程

上一篇文章 通讯协议序列化解读（一）：http://www.cnblogs.com/tohxyblog/p/8974641.html 

前言：上一面文章我们介绍了java序列化，以及谷歌protobuf，但是由于protobuf的使用起来并不像其他序列化那么简单（首先要写.proto文件，然后编译.proto文件，生成对应的.java文件），所以即使他是如何的优秀，也还是没能抢占json的份额。
这篇文章我们要介绍的是一款基于protobuf的java序列化协议——prorostuff，在java端能极大的简便使用，而且反序列化可由protobuf完成（那么前端就可以用其他语言的protobuf解码）。

一、protostuff介绍

protostuff 基于Google protobuf，但是提供了更多的功能和更简易的用法。其中，protostuff-runtime 实现了无需预编译对java bean进行protobuf序列化/反序列化的能力。protostuff-runtime的局限是序列化前需预先传入schema，反序列化不负责对象的创建只负责复制，因而必须提供默认构造函数。此外，protostuff 还可以按照protobuf的配置序列化成json/yaml/xml等格式。

在性能上，protostuff不输原生的protobuf，甚至有反超之势。

二、Protostuff特征

1. 支持protostuff-compiler产生的消息

2. 支持现有的POJO

3. 支持现有的protoc产生的Java消息

4. 与各种移动平台的互操作能力（Android、Kindle、j2me）

5. 支持转码

三、工具类实现

导包：

<!-- //protostuff序列化 -->
	<dependency>
     <groupId>com.dyuproject.protostuff</groupId>
     <artifactId>protostuff-core</artifactId>
     <version>1.0.8</version>
 </dependency>
 <dependency>
     <groupId>com.dyuproject.protostuff</groupId>
     <artifactId>protostuff-runtime</artifactId>
     <version>1.0.8</version>
 </dependency>
 <!-- Objenesis -->
 <dependency>
     <groupId>org.objenesis</groupId>
     <artifactId>objenesis</artifactId>
     <version>2.1</version>
 </dependency>

工具类：

package com.result.base.tools;

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

import org.objenesis.Objenesis;
import org.objenesis.ObjenesisStd;

import com.dyuproject.protostuff.LinkedBuffer;
import com.dyuproject.protostuff.ProtobufIOUtil;
import com.dyuproject.protostuff.ProtostuffIOUtil;
import com.dyuproject.protostuff.Schema;
import com.dyuproject.protostuff.runtime.RuntimeSchema;

/**
* @author 作者 huangxinyu
* @version 创建时间：2018年1月9日 下午7:41:24
* Protostuff序列化工具
*/
public class SerializationUtil {
	private static Map<Class<?>, Schema<?>> cachedSchema = new ConcurrentHashMap<>();

    private static Objenesis objenesis = new ObjenesisStd(true);

    private SerializationUtil() {
    }

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

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> String serializeToString(T obj) {
        Class<T> cls = (Class<T>) obj.getClass();
        LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
        try {
            Schema<T> schema = getSchema(cls);
            return new String(ProtobufIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer), "ISO8859-1");
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        } finally {
            buffer.clear();
        }
    }

    public static <T> T deserializeFromString(String data, Class<T> cls) {
        try {
            T message = (T) objenesis.newInstance(cls);
            Schema<T> schema = getSchema(cls);
            ProtobufIOUtil.mergeFrom(data.getBytes("ISO8859-1"), message, schema);
            return message;
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        }
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> byte[] serializeToByte(T obj) {
        Class<T> cls = (Class<T>) obj.getClass();
        LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
        try {
            Schema<T> schema = getSchema(cls);
            return ProtobufIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        } finally {
            buffer.clear();
        }
    }

    public static <T> T deserializeFromByte(byte[] data, Class<T> cls) {
        try {
            T message = (T) objenesis.newInstance(cls);
            Schema<T> schema = getSchema(cls);
            ProtobufIOUtil.mergeFrom(data, message, schema);
            return message;
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        }
    }
}

　　

四、性能测试

4.1 测试环境

xstraem版本：1.3.1

protobuf-java版本：3.0.0-alpha-2

java版本：1.7

-Xms2048m

-Xmx2048m

4.2 测试工具

用时： 控制台输出时间

CPU&内存： jconsole

文件大小： 文件属性

4.3 说明

测试中，xml和protoBuf和protostuff三种测试所使用的JavaBean所拥有的字段类型相同、字段数量相同（约28个）、字段所附的值相同、都包含有一个List<String>字段，用List字段的size来控制JavaBean对象的大小。本次测试中size=100

4.4  结果

测试A:10000个对象

		xstream	protobuf	protostuff
序列化	用时（ms）	2399	648	261
	占用的CPU（%）	24.2	12.3	3.4
	占用的内存（M）	154	235	92
	每个文件大小（byte）	2822	574	574
反序列化	用时（ms）	3378	167	224
	占用CPU（%）	15.9	14.2	6.1
	占用内存（M）	248	307	164
备注：10000个对象

测试B：25000个对象

		xstream	protobuf	protostuff
序列化	用时（ms）	4161	767	293
	占用的CPU（%）	31.2	14.6	4.7
	占用的内存（M）	495	228	194
	每个文件大小（byte）	2822	574	574
反序列化	用时（ms）	6941	252	393
	占用CPU（%）	31.9	21.9	8.1
	占用内存（M）	411	382	348
备注：25000个对象

测试C：100000个对象

		xstream	protobuf	protostuff
序列化	用时（ms）	12867	3070	704
	占用的CPU（%）	42.5	44.9	22.3
	占用的内存（M）	1098	1058	572
	每个文件大小（byte）	2822	574	574
反序列化	用时（ms）	24442	4540	1522
	占用CPU（%）	38.8	68.2	24.1
	占用内存（M）	2215	597	870
备注：50000个对象

引用最后一组数据的直方图：

4.5 结论

1、序列化：

　　1.1、速度上：protostuff比protobuf快3倍左右，protobuf比xml快4-5倍，该倍数随着序列化对象的增加，基本保持不变。

　　1.2、CPU上：protostuff占用最少，protobuf其次，xml最后。

　　1.3、内存上：protostuff占用最少，protobuf其次，xml最后。

　　1.4、生成文件大小：protostuff占用最少，protobuf其次，xml最后，前面两者是后者的1/4左右。

2、反序列化

　　2.1、速度上：在反序列化对象数量较少的情况下，protobuf比protostuff快1/4左右，比xml快10+倍。但随着对象数量的增加，protobuf发生了速率明显变慢的情况！从而被protostuff赶超。

　　2.2、CPU上：protostuff占用最少，protobuf其次，xml最后。

　　2.3、内存上：protostuff占用最少，protobuf其次，xml最后。

3、总结

　　在各个方面上，protostuff的优势非常面试，而protobuf也不弱，考虑用来代替xml。