ProtoBuf 是一套接口描述語言（IDL）和相關(guān)工具集（主要是 protoc，基于 C++ 實現(xiàn)），類似 Apache 的 Thrift）。用戶寫好 .proto 描述文件，之后使用 protoc 可以很容易編譯成眾多計算機語言（C++、Java、Python、C#、Golang 等）的接口代碼。這些代碼可以支持 gRPC，也可以不支持。

gRPC 是 Google 開源的 RPC 框架和庫，已支持主流計算機語言。底層通信采用 gRPC 協(xié)議，比較適合互聯(lián)網(wǎng)場景。gRPC 在設(shè)計上考慮了跟 ProtoBuf 的配合使用。

兩者分別解決的不同問題，可以配合使用，也可以分開。

典型的配合使用場景是，寫好 .proto 描述文件定義 RPC 的接口，然后用 protoc（帶 gRPC 插件）基于 .proto 模板自動生成客戶端和服務(wù)端的接口代碼。

ProtoBuf

需要工具主要包括：

• 編譯器：protoc，以及一些官方?jīng)]有帶的語言插件；
• 運行環(huán)境：各種語言的 protobuf 庫，不同語言有不同的安裝來源；

語法類似 C++ 語言，可以參考 語言規(guī)范。

比較核心的，message 是代表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（里面可以包括不同類型的成員變量，包括字符串、數(shù)字、數(shù)組、字典……），service代表 RPC 接口。變量后面的數(shù)字是代表進行二進制編碼時候的提示信息，1~15 表示熱變量，會用較少的字節(jié)來編碼。另外，支持導(dǎo)入。

默認所有變量都是可選的（optional），repeated 則表示數(shù)組。主要 service rpc 接口只能接受單個 message 參數(shù)，返回單個 message；

syntax = "proto3";
package hello;

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloResponse {
  string message = 1;
}

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

編譯最關(guān)鍵參數(shù)是指定輸出語言格式，例如，python 為 --python_out=OUT_DIR。

一些還沒有官方支持的語言，可以通過安裝 protoc 對應(yīng)的 plugin 來支持。例如，對于 go 語言，可以安裝

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

之后，正常使用 protoc --go_out=./ hello.proto 來生成 hello.pb.go，會自動調(diào)用 protoc-gen-go 插件。

ProtoBuf 提供了 Marshal/Unmarshal 方法來將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行序列化操作。所生成的二進制文件在存儲效率上比 XML 高 3~10 倍，并且處理性能高 1~2 個數(shù)量級。

gRPC

工具主要包括：

• 運行時庫：各種不同語言有不同的 安裝方法，主流語言的包管理器都已支持。
• protoc，以及 grpc 插件和其它插件：采用 ProtoBuf 作為 IDL 時，對 .proto 文件進行編譯處理。

官方文檔 寫的挺全面了。

類似其它 RPC 框架，gRPC 的庫在服務(wù)端提供一個 gRPC Server，客戶端的庫是 gRPC Stub。典型的場景是客戶端發(fā)送請求，同步或異步調(diào)用服務(wù)端的接口?？蛻舳撕头?wù)端之間的通信協(xié)議是基于 HTTP2 的 gRPC 協(xié)議，支持雙工的流式保序消息，性能比較好，同時也很輕。

采用 ProtoBuf 作為 IDL，則需要定義 service 類型。生成客戶端和服務(wù)端代碼。用戶自行實現(xiàn)服務(wù)端代碼中的調(diào)用接口，并且利用客戶端代碼來發(fā)起請求到服務(wù)端。一個完整的例子可以參考 這里。

以上面 proto 文件為例，需要執(zhí)行時添加 grpc 的 plugin：

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

生成服務(wù)端代碼

服務(wù)端相關(guān)代碼如下，主要定義了 HelloServiceServer 接口，用戶可以自行編寫實現(xiàn)代碼。

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

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

用戶需要自行實現(xiàn)服務(wù)端接口，代碼如下。

比較重要的，創(chuàng)建并啟動一個 gRPC 服務(wù)的過程：

• 創(chuàng)建監(jiān)聽套接字：lis, err := net.Listen("tcp", port)；
• 創(chuàng)建服務(wù)端：grpc.NewServer()；
• 注冊服務(wù)：pb.RegisterHelloServiceServer()；
• 啟動服務(wù)端：s.Serve(lis)。

package main

import (
    "context"
    "log"
    "net"
    "google.golang.org/grpc"

     pb "proto/proto"
)

type server struct{}

// 這里實現(xiàn)服務(wù)端接口中的方法。
func (s *server) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloResponse, error) {
    return &pb.HelloResponse{Message: "Hello1222222121" + in.Name}, nil
}

// 創(chuàng)建并啟動一個 gRPC 服務(wù)的過程：創(chuàng)建監(jiān)聽套接字、創(chuàng)建服務(wù)端、注冊服務(wù)、啟動服務(wù)端。
func main() {
    lis, err := net.Listen("tcp", ":1200")
    if err != nil {
        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
    }
    s := grpc.NewServer()
    pb.RegisterHelloServiceServer(s, &server{})
    s.Serve(lis)
}

編譯并啟動服務(wù)端。

生成客戶端代碼

生成的 go 文件中客戶端相關(guān)代碼如下，主要和實現(xiàn)了 HelloServiceClient 接口。用戶可以通過 gRPC 來直接調(diào)用這個接口。

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
}

用戶直接調(diào)用接口方法：創(chuàng)建連接、創(chuàng)建客戶端、調(diào)用接口。

package main

import (
"log"
"os"
"golang.org/x/net/context"
"google.golang.org/grpc"
pb "proto/proto"
)

func main() {
    // Set up a connection to the server.
    conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:1200", 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 := "SoWhat"
    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)
}

編譯并啟動客戶端，查看到服務(wù)端返回的消息。