ProtoBuf是一套接口描述语言（Interface Definition Language，IDL），类似于Apache的Thrift。相关处理工具主要是protoc，基于C++语言实现。用户写好.proto描述文件， 之后便可以使用protoc自动编译生成众多计算机语言（C++、Java、Python、C#、Golang等）的接口代码。这些代码可以支持 gRPC，也可以不支持。

gRPC是Google开源的RPC框架和库，已支持主流计算机语言。底层通信采用HTTP2协议，比较适合互联网场景。gRPC在设计上考虑了跟ProtoBuf的配合使用。

两者分别解决不同问题，可以配合使用，也可以分开单独使用。典型的配合使用场景是，写好.proto描述文件定义RPC的接口，然后用protoc（带gRPC插件）基于.proto模板自动生成客户端和服务端的接口代码。

ProtoBuf

需要工具主要包括：

·编译工具：protoc，以及一些官方没有带的语言插件；

·运行环境：各种语言的protobuf库，不同语言有不同的安装来源。

语法类似于C++语言，可以参考ProtoBuf语言规范：http://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto 。

比较核心的，message是代表数据结构（里面可以包括不同类型的成员变量，包括字符串、数字、数组、字典……），service代表RPC接口。变量后面的数字是代表进行二进制编码时候的提示信息，1～15表示热变量，会用较少的字节来编码。另外，支持导入。

默认所有变量都是可选的（optional），repeated则表示数组。主要service rpc接口接受单个message参数，返回单个message。如下所示：

syntax = "proto3";
package hello;

message HelloRequest {
    string greeting = 1;
}

message HelloResponse {
    string reply = 1;
    repeated int32 number=4;
}

service HelloService {
    rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloResponse){}
}

编译最关键的参数是输出语言格式参数，例如，Python为--python_out=OUT_DIR。

一些还没有官方支持的语言，可以通过安装protoc对应的plugin来支持。例如，对于Go语言，可以按照如下方式安装：

$ go get -u github.com/golang/protobuf/{protoc-gen-go,proto} // 前者是 plugin，
    后者是 go 的依赖库

之后，正常使用protoc--go_out=./hello.proto来生成hello.pb.go，会自动调用protoc-gen-go插件。

ProtoBuf提供了Marshal/Unmarshal方法来将数据结构进行序列化操作。所生成的二进制文件在存储效率上比XML高3～10倍，并且处理性能高1～2个数量级。

gRPC

相关工具主要包括：

·运行时库：各种不同语言有不同的安装方法（参考http://github.com/grpc/grpc/blob/master/INSTALL.md ），主流语言的包管理器都已支持；

·protoc，以及gRPC插件和其他插件：采用ProtoBuf作为IDL时，对.proto文件进行编译处理。

类似其他RPC框架，gRPC的库在服务端提供一个gRPC Server，客户端的库是gRPC Stub。典型的场景是客户端发送请求，同步或异步调用服务端的接口。客户端和服务端之间的通信协议是基于HTTP2的gRPC协议，支持双工的流式保序 消息，性能比较好，同时也很轻量。

采用ProtoBuf作为IDL，则需要定义service类型。生成客户端和服务端代码。用户自行实现服务端代码中的调用接口，并且利用客户端代码来发起请求到服务端。一个完整的例子可以参考http://github.com/grpc/grpc-go/blob/master/examples/helloworld 。

以上面proto文件为例，需要执行时添加gRPC的plugin：

$ protoc --go_out=plugins=grpc:. hello.proto

gRPC更多原理可以参考官方文档：http://www.grpc.io/docs 。

1.生成服务端代码

服务端相关代码如下，主要定义了HelloServiceServer接口，用户可以自行编写实现代码：

type HelloServiceServer interface {
        SayHello(context.Context, *HelloRequest) (*HelloResponse, error)
}

func RegisterHelloServiceServer(s *grpc.Server, srv HelloServiceServer) {
        s.RegisterService(&_HelloService_serviceDesc, srv)
}

用户需要自行实现服务端接口，代码如下。其中比较重要的是创建并启动一个gRPC服务的过程：

·创建监听套接字：lis，err：=net.Listen（"tcp"，port）；

·创建服务端：grpc.NewServer（）；

·注册服务：pb.RegisterHelloServiceServer（）；

·启动服务端：s.Serve（lis）。

type server struct{}

// 这里实现服务端接口中的方法
func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloReply,
    error) {
    return &pb.HelloReply{Message: "Hello " + in.Name}, nil
}

// 创建并启动一个gRPC服务的过程：创建监听套接字、创建服务端、注册服务、启动服务端
func main() {
    lis, err := net.Listen("tcp", port)
    if err != nil {
        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
    }
    s := grpc.NewServer()
    pb.RegisterHelloServiceServer(s, &server{})
    s.Serve(lis)
}

编译并启动服务端。

2.生成客户端代码

生成的go文件中客户端相关代码如下，主要实现了HelloServiceClient接口。用户可以通过gRPC来直接调用这个接口：

type HelloServiceClient interface {
    SayHello(ctx context.Context, in *HelloRequest, opts ...grpc.CallOption)
        (*HelloResponse, error)
}

type helloServiceClient struct {
    cc *grpc.ClientConn
}

func NewHelloServiceClient(cc *grpc.ClientConn) HelloServiceClient {
    return &helloServiceClient{cc}
}

func (c *helloServiceClient) SayHello(ctx context.Context, in *HelloRequest,
    opts ...grpc.CallOption) (*HelloResponse, error) {
        out := new(HelloResponse)
        err := grpc.Invoke(ctx, "/hello.HelloService/SayHello", in, out, c.cc, opts...)
        if err != nil {
            return nil, err
        }
        return out, nil
}

用户直接调用接口方法：创建连接、创建客户端、调用接口：

func main() {
    // 设置与服务器连接
    conn, err := grpc.Dial(address, grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatalf("did not connect: %v", err)
    }
    defer conn.Close()
    c := pb.NewHelloServiceClient(conn)

    // Contact the server and print out its response.
    name := defaultName
    if len(os.Args) > 1 {
        name = os.Args[1]
    }
    r, err := c.SayHello(context.Background(), &pb.HelloRequest{Name: name})
    if err != nil {
        log.Fatalf("could not greet: %v", err)
    }
    log.Printf("Greeting: %s", r.Message)
}

编译并启动客户端，查看到服务端返回的消息。

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