在实际信息系统开发中，经常会用到各种各样的协议，网络协议常用的有http，tcp，udp等，传输数据格式协议有json，xml，TLV等。本节将给大家介绍一种节省带宽数据协议，谷歌的ProtoBuf协议，该协议由于是开源免费的，有多种语言的调用接口，比如常见C，C++，java，Python，C#，PHP ... 所以国内很多公司都在使用。

本人所在项目引擎使用C++语言开发，外部输入的protobuf字节流在内部都是使用C++来处理，上次客户端想要用他们的数据来演示效果，让我去客户现处理客户数据，然后导入我们引擎进行效果展示。客户现场数据是excel文件，出差时没有相关的处理工具，本人只好现场开发，提取客户excel中的数据，转换成json，再转换成我们引擎能够识别的ProtoBuf字节流。所以在此记录一下python中protobuf和json的相互转换的处理方法。

protobuf目前有proto2和proto3两个版本，本文所介绍的是基于proto3，在Python 3.6.9环境下运行。

1.ProtoBuf中定义字段与各语言类型对应表

2.ProtoBuf使用方法

2.1 下载安装protobuf生成器

protobuf生成器可以通过源码编译得到，也可以下载别人编译好的应用程序

GitHub上下载地址如下

GitHub - protocolbuffers/protobuf: Protocol Buffers - Google's data interchange format

2.2 定义protobuf格式的应用协议

下面以公司为业务构造协议，举例如下：

message.proto

syntax = "proto3";
 
message Empty {}
 
message Address {
string province = 1;
string city = 2;
string county = 3;
string detail = 4;
}
 
message Person {
int32 id = 1;
string name = 2;
Sex  sex = 3;
Address  addr = 4;
string email = 5;
string phone = 6;

enum Sex {
MAIL   = 0;
FEMAIL = 1;
}
}
 
message Company {
string name = 1;
repeated Person employee = 2;
}

2.3 生成协议调用api

在Python中，生成方式如下：

/home/test/protobuf/bin/protoc -I=/home/test/Python  --python_out=/home/test/Python   message.proto

或者

/home/test/protobuf/bin/protoc --proto_path=/home/test/Python  --python_out=/home/test/Python   message.proto

附C++生成方式如下：

/home/test/protobuf/bin/protoc -I=/home/test/cpp --cpp_out=/home/test/cpp message.proto

或者/home/test/protobuf/bin/protoc --proto_path=/home/test/cpp --cpp_out=/home/test/cpp message.proto

说明：-I 或者 --proto_path用来指定proto接口定义文件所在路径

--python_out表示生成Python调用的接口

--cpp_out表示生成C++调用的接口

2.4 调用

引入protobuf库和2.3生成的接口，就可以进行自己的业务开发了

3. Json转Protobuf

调用举例如下：

#coding=utf-8
import message_pb2
from google.protobuf import json_format
import json
 
#json转PB
def jsonToPB():
json_addr = {}
json_addr["province"] = "shanxisheng"
json_addr["city"] = "shangluoshi"
json_addr["county"] = "luonanxian"
json_addr["detail"] = "guchengzhenliyuancunsanzu"
 
json_person = {}
json_person["id"] = 9999
json_person["name"] = "liudehua"
json_person["sex"] = 1
json_person["addr"] = json_addr
json_person["email"] = "123456789@163.com"
json_person["phone"] = "859348598948656"

strjson = json.dumps(json_person, indent=4)
print(strjson)
json_to_pb = json_format.Parse(strjson, message_pb2.Person())
print(json_to_pb.SerializeToString())
 
if __name__ == "__main__":
print("=============Json to PB==========")
jsonToPB()
#coding=utf-8
import message_pb2
from google.protobuf import json_format
import json
 
#json转PB
def jsonToPB():
json_addr = {}
json_addr["province"] = "shanxisheng"
json_addr["city"] = "shangluoshi"
json_addr["county"] = "luonanxian"
json_addr["detail"] = "guchengzhenliyuancunsanzu"
 
json_person = {}
json_person["id"] = 9999
json_person["name"] = "liudehua"
json_person["sex"] = 1
json_person["addr"] = json_addr
json_person["email"] = "123456789@163.com"
json_person["phone"] = "859348598948656"

strjson = json.dumps(json_person, indent=4)
print(strjson)
json_to_pb = json_format.Parse(strjson, message_pb2.Person())
print(json_to_pb.SerializeToString())
 
if __name__ == "__main__":
print("=============Json to PB==========")
jsonToPB()

说明：如上先使用json.dumps将字典打包成json字符串，然后使用json_format.Parse将json字符串转换为ProtoBuf对象，然后将ProtoBuf对象序列化为字节流打印输出。

运行结果如下：

4. Protobuf转Json

调用代码如下：

#coding=utf-8
import message_pb2
from google.protobuf import json_format
import json
 
#PB转json字符串
def pbToJson(pb):
strjson = json_format.MessageToJson(pb)
print(strjson)
 
def buildPB():
person = message_pb2.Person()
person.id = 110
person.name = "Boss"
person.addr.province = "anm"
person.addr.city = "qiuchongtian"
person.addr.county = "ABC"
person.addr.detail = "123"
person.sex = message_pb2.Person.Sex.MAIL
person.email = "rulaifo@qq.com"
person.phone = "75211234567890"
#PB对象序列化为字节流
pb1 = person.SerializeToString()

person1 = message_pb2.Person()
#字节流流构造PB对象
person1.ParseFromString(pb1)

com = message_pb2.Company()
com.name = 'USA'
idlist = [111, 222, 222]
for id in idlist:
per = com.employee.add()
per.id = id 
print(com)   
print(person1)
return person1
 
if __name__ == "__main__":
#构造PB
pb = buildPB()
print("=============PB to Json==========")
pbToJson(pb)

说明：程序中使用message_pb2.Person()初始化得到一个protobuf对象person，然后给对象person各个属性赋值，然后将person序列化为pb1，使用message_pb2.Person()构造另一个对象

person1，person1使用person序列化后的pb1初始化，此时person1和person具有相同的属性。

使用message_pb2.Company()构造一个公司对象com，然后给属性赋值。最后使用json_format.MessageToJson将protobuf类型的person对象转化为json字符串打印输出。

运行结果如下：