Go语言中的数据格式(json、xml 、msgpack、protobuf)

て烟熏妆下的殇ゞ 提交于 2019-11-27 03:36:16

 在分布式的系统中,因为涉及到数据的传输,所以一定会进行数据的交换,此时就要定义数据交换的格式,例如二进制、Json、Xml等等。本篇文章就是总结一下常用的几种数据格式。

 一、Json格式

如果想使用Json数据格式,可以借助于encoding/json这个包。

利用json包里的 json.Marshal(xxx) 和 json.Unmarshal(data, &xxx) 进行序列化和反序列化。

 下面举个例子:

package main

import (
    "encoding/json"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "math/rand"
)

type Student struct {
    Name string
    Age  int
    Sex  string
}

//写入json数据
func writeJson(filename string) (err error) {
    var students []*Student
    //随机生成10个学生数据
    for i := 0; i < 10; i++ {
        p := &Student{
            Name: fmt.Sprintf("name%d", i),
            Age:  rand.Intn(100),
            Sex:  "Man",
        }

        students = append(students, p)
    }

    //执行序列化操作
    data, err := json.Marshal(students)
    if err != nil {
        fmt.Printf("=marshal failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    //将数据写到一个文件当中
    err = ioutil.WriteFile(filename, data, 0755)
    if err != nil {
        fmt.Printf("write file failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    return
}

//读取json数据
func readJson(filename string) (err error) {
    var students []*Student
    data, err := ioutil.ReadFile(filename)
    if err != nil {
        return
    }

    err = json.Unmarshal(data, &students)
    if err != nil {
        return
    }

    for _, v := range students {
        fmt.Printf("%#v\n", v)
    }
    return
}

 执行:

func main() {
    filename := "C:/tmp/Students.txt"
    err := writeJson(filename)
    if err != nil {
        fmt.Printf("write json failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    err = readJson(filename)
    if err != nil {
        fmt.Printf("read json failed, err:%v\n", err)
        return
    }
}

执行结果:

1.可以看到在C:/tmp/下面生成了一个Students.txt文件,打开里面存放是刚刚随机生成的10个学生数据

2.执行结果可以看到控制台打印:

二、Xml格式

Xml格式也是我们常用的数据格式,同样要使用Xml格式,可以使用encoding/xml这个包。

像上面json一样,同样存在 xml.Marshal(xxx) 和 xml.Unmarshal(data, &xxx) 两个方法。此外还有方法xml.MarshalIndent(xxx) 可以格式化xml

先熟悉一下XML对应 标签怎么写:

- XMLName字段,如上所述,会省略

- 具有标签"-"的字段会省略

- 具有标签"name,attr"的字段会成为该XML元素的名为name的属性

- 具有标签",attr"的字段会成为该XML元素的名为字段名的属性

- 具有标签",chardata"的字段会作为字符数据写入,而非XML元素

- 具有标签",innerxml"的字段会原样写入,而不会经过正常的序列化过程

- 具有标签",comment"的字段作为XML注释写入,而不经过正常的序列化过程,该字段内不能有"--"字符串

- 标签中包含"omitempty"选项的字段如果为空值会省略

  空值为false、0、nil指针、nil接口、长度为0的数组、切片、映射

- 匿名字段(其标签无效)会被处理为其字段是外层结构体的字段

- 如果一个字段的标签为"a>b>c",则元素c将会嵌套进其上层元素a和b中。如果该字段相邻的字段标签指定了同样的上层元素,则会放在同一个XML元素里。

原文链接:https://blog.csdn.net/yuyinghua0302/article/details/84568531

下面举个例子:

例如我想创建一个如下的xml数据:

<Servers version="2.0">
    <server>
        <serverName>Server0</serverName>
        <serverIP>192.168.1.0</serverIP>
    </server>
    <server>
        <serverName>Server1</serverName>
        <serverIP>192.168.1.1</serverIP>
    </server>
</Servers>

我就可以创建下面这样的结构体:

//最外层的xml
type Servers struct {
    XMLName xml.Name  `xml:"Servers"`
    Version string    `xml:"version,attr"`
    Servers []*Server `xml:"server"`
}

//具体的server
type Server struct {
    ServerName string `xml:"serverName"`
    ServerIP   string `xml:"serverIP"`
}

写文件方法:

func writeXml(fileName string) (err error) {
    //创建一个*Server类型的数组
    var serverList []*Server
    for i := 0; i < 2; i++ {
        s := &Server{
            ServerName: fmt.Sprintf("Server%d", i),
            ServerIP:   fmt.Sprintf("192.168.1.%d", i),
        }
        serverList = append(serverList, s)
    }

    var myServers *Servers = &Servers{
        Version: "2.0",
        Servers: serverList,
    }

    //执行序列化操作
    data, err := xml.MarshalIndent(myServers, "", "    ")
    if err != nil {
        fmt.Printf("=marshal failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    //将数据写到一个文件当中
    err = ioutil.WriteFile(fileName, data, 0755)
    if err != nil {
        fmt.Printf("write file failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    return
}

如上代码,使用了MarshalIndent方法,第一个参数是需要序列化的数据,第二参数是前缀,第三个是缩进的字符串(这里是四个空格),然后在main方法中调用一下即可(代码略)。

这里主要想说明一下结构体里面的标签:

XmlName可以省略不写,不写的话最外层就是用的结构体的名称,例如第一个结构体是Servers,那么xml最外层的节点名称就是Servers。

 

读的话,使用 xml.Unmarshal(data, &xxx) 就可以实现了。

func readXml(fileName string) (err error) {
    var myServers *Servers
    data, err := ioutil.ReadFile(fileName)
    if err != nil {
        return
    }

    err = xml.Unmarshal(data, &myServers)
    if err != nil {
        return
    }

    fmt.Printf("XMLNAME = %v\n", myServers.XMLName)
    fmt.Printf("Version = %v\n", myServers.Version)
    for _, v := range myServers.Servers {
        fmt.Printf("%v\n", v)
    }
    return
}

三、msgPack格式

上面两种Json和Xml格式,都是文本格式的数据,好处在于能够方便的阅读。但是问题在于占用空间比较大。所以又出现了MsgPack这种格式,它是在json基础上转换为二进制进行传输的。对应关系像下面这个图:

MsgPack并没有官方的包,我们需要使用一个第三方的包,项目地址:https://github.com/vmihailenco/msgpack  

实现比较简单,将 json.Marshal 和 json.Unmarshal 中的【 json】替换为【 maspack】即可,下面是对上面代码的改造,创建了10000个学生的数据。

 

四、protobuf格式

 

protobuf是Google公司开发出的一种数据格式。官方文档地址:https://developers.google.cn/protocol-buffers/

简单讲它使用了IDL语言作为中间语言来串联不同的编程语言。不同的语言可以根据生成的IDL中间语言,生成自己的语言。

这样做有什么好处? 举个例子:当我们在协作开发的时候,A部门使用的是Go语言、B部分使用的是Java语言,C部门使用的是C#语言,当他们之间进行数据交换的时候,都要各自维护自己的结构体,才能进行数据的

序列化和反序列化,使用protobuf的好处就是只需要一个IDL描述,然后生成不同的语言的结构,这样维护一份就可以了。

同时 prototbuf的性能也很好,这也是它的一个优势。IDL语言使用的变长编码(根据整数的范围 0-255 那么这个数字就占用1个字节 ,如果使用定长编码的话 一个整数可能就是 4个字节)所以它的空间利用率是很好的。

 

那开发流程是怎样的?

A. IDL编写

B. 生成只定语言的代码

C. 序列化和反序列化

 

如何在Go中应用prototbuf

A.安装protoc编译器,解压后拷贝到GOPATH/bin目录下, 下载地址:https://github.com/google/protobuf/releases

 

然后把bin下面的protoc.exe 这个放到GoPath下的bin中,打开cmd,输入protoc,应该会出现如下内容:

 

如果不存在,可以将Gopath的bin加入到系统的环境变量path当中。

 

B.安装生成Go语言的插件

执行命令:go get -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

 

C. 创建一个简单的proto文件 

//指定版本
//注意proto3与proto2的写法有些不同
syntax = "proto3";

//包名,通过protoc生成时go文件时
package school;

//性别
//枚举类型第一个字段必须为0
enum Sex {
    male = 0;
    female = 1;
    other =2;
}

//学生
message Student {
    Sex sex = 1;
    string Name = 2;
    int32 Age =3;
}

//班级
message Class{
    repeated Student Students =1;
    string Name; 
}

  message 就可以理解成类, repeated可以理解成数组。

D.利用之前下载好的protoc.exe 生成一个Go的代码。 第一个【.】代表当前输出的目录,后面*.proto则是 proto文件的路径

protoc--go_out=.  *.proto

protoc --go_out=.\school\ .\school.proto

执行之后会生成如下的文件,这个go文件就可以直接使用了。

 

 

E. 使用生成的Go文件

①使用 proto.Marshal() 执行序列化

func writeProto(filename string) (err error) {
    //创建学生信息
    var students []*school.Student
    for i := 0; i < 30; i++ {

        var sex = (school.Sex)(i % 3)
        student := &school.Student{
            Name: fmt.Sprintf("Student_%d", i),
            Age:  15,
            Sex:  sex,
        }

        students = append(students, student)
    }

    //创建班级信息
    var myClass school.Class
    myClass.Name = "我的班级"
    myClass.Students = students

    data, err := proto.Marshal(&myClass)
    if err != nil {
        fmt.Printf("marshal proto buf failed, err:%v\n", err)
        return
    }

    err = ioutil.WriteFile(filename, data, 0755)
    if err != nil {
        fmt.Printf("write file failed, err:%v\n", err)
        return
    }
    return
}

②使用proto.Unmarshal(data, &mySchool)执行反序列化

func readProto(filename string) (err error) {
    var mySchool school.Class
    data, err := ioutil.ReadFile(filename)
    if err != nil {
        return
    }
    err = proto.Unmarshal(data, &mySchool)
    if err != nil {
        return
    }

    fmt.Printf("proto:%v\n", mySchool)
    return
}

 

Q&A

如果在使用protobuf生成的Go文件,出现了如下的异常:

undefined: proto.ProtoPackageIsVersion3

这个时候可能是由于上面两步下载的protoc.exe 和 protobuf 的版本不一致导致的。

1. 可以清空下gopath下的 github.com\golang\protobuf 然后重新下载,并在github.com\golang\protobuf\protoc-gen-go 执行 go install 命令。

2. 检查一下是不是使用了 godep 等包管理工具,里面引用的版本和protoc.exe 不一致造成的

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