如何在前端中使用protobuf（vue篇）

時間 2019-11-06

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前言

因爲目前公司採用了ProtoBuf作先後端數據交互，進公司以來一直用的是公司大神寫好的基礎庫，徹底不瞭解底層是如何解析的，一旦報錯只能求人，做爲一隻還算有鑽研精神的猿，應該去了解一下底層的實現，在這裏記錄一下學習過程。css

Protobuf簡單介紹

Google Protocol Buffer(簡稱 Protobuf)是一種輕便高效的結構化數據存儲格式，平臺無關、語言無關、可擴展，可用於通信協議和數據存儲等領域。html

有幾個優勢：前端

1.平臺無關，語言無關，可擴展；

2.提供了友好的動態庫，使用簡單;

3.解析速度快，比對應的XML快約20-100倍；

4.序列化數據很是簡潔、緊湊，與XML相比，其序列化以後的數據量約爲1/3到1/10。

我的感覺：先後端數據傳輸用json仍是protobuf其實對開發來講沒啥區別，protobuf最後仍是要解析成json才能用。我的以爲比較好的幾點是：vue

1.先後端均可以直接在項目中使用protobuf，不用再額外去定義model；
2.protobuf能夠直接做爲先後端數據和接口的文檔，大大減小了溝通成本；

沒有使用protobuf以前，後端語言定義的接口和字段，前端是不能直接使用的，先後端溝通每每須要維護一份接口文檔，若是後端字段有改動，須要去修改文檔並通知前端，有時候文檔更新不及時或容易遺漏，溝通成本比較大。使用protobuf後，protobuf文件由後端統必定義，protobuf直接能夠做爲文檔，前端只需將protobuf文件拷貝進前端項目便可。若是後端字段有改動，只需通知前端更新protobuf文件便可，由於後端是直接使用了protobuf文件，所以protobuf文件通常是不會出現遺漏或錯誤的。久而久之，團隊合做效率提高是明顯的。node

廢話了一大堆，下面進入正題。我這裏講的主要是在vue中的使用，是目前本人所在的公司項目實踐，你們能夠當作參考。ios

思路

前端中須要使用 protobuf.js 這個庫來處理proto文件。git

protobuf.js 提供了幾種方式來處理proto。github

直接解析，如protobuf.load("awesome.proto", function(err, root) {...})
轉化爲JSON或js後使用，如protobuf.load("awesome.json", function(err, root) {...})
其餘

衆所周知，vue項目build後生成的dist目錄中只有html,css,js,images等資源，並不會有.proto文件的存在，所以須要用protobuf.js這個庫將*.proto處理成*.js或*.json，而後再利用庫提供的方法來解析數據，最後獲得數據對象。chrome

PS: 實踐發現，轉化爲js文件會更好用一些，轉化後的js文件直接在原型鏈上定義了一些方法，很是方便。所以後面將會是使用這種方法來解析proto。vue-cli

預期目標

在項目中封裝一個request.js模塊,但願能像下面這樣使用，調用api時只需指定請求和響應的model，而後傳遞請求參數，不需關心底層是如何解析proto的，api返回一個Promise對象：

// /api/student.js 定義接口的文件
import request from '@/lib/request'

// params是object類型的請求參數
// school.PBStudentListReq 是定義好的請求體model
// school.PBStudentListRsp 是定義好的響應model
// getStudentList 是接口名稱
export function getStudentList (params) {
  const req = request.create('school.PBStudentListReq', params)
  return request('getStudentList', req, 'school.PBStudentListRsp')
}

// 在HelloWorld.vue中使用
import { getStudentList } from '@/api/student'
export default {
  name: 'HelloWorld',
  created () {

  },
  methods: {
    _getStudentList () {
      const req = {
        limit = 20,
        offset = 0
      }
      getStudentList(req).then((res) => {
        console.log(res)
      }).catch((res) => {
        console.error(res)
      })
    }
  }
}
複製代碼

準備工做

1.拿到一份定義好的proto文件。

雖然語法簡單，但其實前端不用怎麼關心如何寫proto文件，通常都是由後端來定義和維護。在這裏你們能夠直接用一下我定義好的一份demo。

// User.proto
package framework;
syntax = "proto3";

message PBUser {
    uint64 user_id = 0;
    string name = 1;
    string mobile = 2;
}

// Class.proto
package school;
syntax = "proto3";

message PBClass {
    uint64 classId = 0;
    string name = 1;
}

// Student.proto
package school;
syntax = "proto3";

import "User.proto";
import "Class.proto";

message PBStudent {
    uint64 studentId = 0;
    PBUser user = 1;
    PBClass class = 2;
    PBStudentDegree degree = 3;
}

enum PBStudentDegree {
  PRIMARY = 0;   // 小學生
  MIDDLE = 1;    // 中學生
  SENIOR = 2;    // 高中生
  COLLEGE = 3;   // 大學生
}

message PBStudentListReq {
  uint32 offset = 1;
  uint32 limit = 2;
}

message PBStudentListRsp {
  repeated PBStudent list = 1;
}



// MessageType.proto
package framework;
syntax = "proto3";
// 公共請求體
message PBMessageRequest {
    uint32 type = 1;                            // 消息類型
    bytes messageData = 2;                      // 請求數據
    uint64 timestamp = 3;                       // 客戶端時間戳
    string version = 4;                         // api版本號

    string token = 14;                          // 用戶登陸後服務器返回的 token，用於登陸校驗
}

// 消息響應包
message PBMessageResponse {
    uint32 type = 3;                            // 消息類型
    bytes messageData = 4;                      // 返回數據

    uint32 resultCode = 6;                      // 返回的結果碼
    string resultInfo = 7;                      // 返回的結果消息提示文本（用於錯誤提示）
}
// 全部的接口
enum PBMessageType {
    // 學生相關
    getStudentList = 0;                         // 獲取全部學生的列表, PBStudentListReq => PBStudentListRsp
}
複製代碼

其實不用去學習proto的語法都能一目瞭然。這裏有兩種命名空間framework和school，PBStudent引用了PBUser，能夠認爲PBStudent繼承了PBUser。

通常來講，先後端須要統一約束一個請求model和響應model，好比請求中哪些字段是必須的，返回體中又有哪些字段，這裏用MessageType.proto的PBMessageRequest來定義請求體所需字段，PBMessageResponse定義爲返回體的字段。

PBMessageType 是接口的枚舉，後端全部的接口都寫在這裏，用註釋表示具體請求參數和返回參數類型。好比這裏只定義了一個接口getStudentList。

拿到後端提供的這份*.proto文件後，是否是已經能夠基本瞭解到：有一個getStudentList的接口，請求參數是PBStudentListReq，返回的參數是PBStudentListRsp。

因此說proto文件能夠直接做爲先後端溝通的文檔。

步驟

1.新建一個vue項目

同時添加安裝axios和protobufjs。

# vue create vue-protobuf
# npm install axios protobufjs --save-dev
複製代碼

2.在`src`目錄下新建一個`proto`目錄，用來存放`*.proto`文件,並將寫好的proto文件拷貝進去。

此時的項目目錄和package.json：

3.將`*.proto`文件生成`src/proto/proto.js`（重點）

protobufjs提供了一個叫pbjs的工具，這是一個神器，根據參數不一樣能夠打包成xx.json或xx.js文件。好比咱們想打包成json文件，在根目錄運行：

npx pbjs -t json src/proto/*.proto > src/proto/proto.json
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能夠在src/proto目錄下生成一個proto.json文件，查看請點擊這裏。以前說了：實踐證實打包成js模塊纔是最好用的。我這裏直接給出最終的命令

npx pbjs -t json-module -w commonjs -o src/proto/proto.js  src/proto/*.proto
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-w參數能夠指定打包js的包裝器，這裏用的是commonjs，詳情請各位本身去看文檔。運行命令後在src/proto目錄下生成的proto.js。在chrome中console.log(proto.js)一下:

能夠發現，這個模塊在原型鏈上定義了 load, lookup等很是有用的api，這正是後面咱們將會用到的。爲之後方便使用，咱們將命令添加到package.json的script中：

"scripts": {
    "serve": "vue-cli-service serve",
    "build": "vue-cli-service build",
    "lint": "vue-cli-service lint",
    "proto": "pbjs -t json-module -w commonjs -o src/proto/proto.js src/proto/*.proto"
  },
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之後更新proto文件後，只須要npm run proto便可從新生成最新的proto.js。

4. 封裝request.js

在前面生成了proto.js文件後，就能夠開始封裝與後端交互的基礎模塊了。首先要知道，咱們這裏是用axios來發起http請求的。

整個流程：開始調用接口 -> request.js將數據變成二進制 -> 前端真正發起請求 -> 後端返回二進制的數據 -> request.js處理二進制數據 -> 得到數據對象。

能夠說request.js至關於一個加密解密的中轉站。在src/lib目錄下添加一個request.js文件,開始開發：

既然咱們的接口都是二進制的數據，因此須要設置axios的請求頭，使用arraybuffer，以下：

import axios from 'axios'
const httpService = axios.create({
  timeout: 45000,
  method: 'post',
  headers: {
    'X-Requested-With': 'XMLHttpRequest',
    'Content-Type': 'application/octet-stream'
  },
  responseType: 'arraybuffer'
})
複製代碼

MessageType.proto裏面定義了與後端約定的接口枚舉、請求體、響應體。發起請求前須要將全部的請求轉換爲二進制，下面是request.js的主函數

import protoRoot from '@/proto/proto'
import protobuf from 'protobufjs'

// 請求體message
const PBMessageRequest = protoRoot.lookup('framework.PBMessageRequest')
// 響應體的message
const PBMessageResponse = protoRoot.lookup('framework.PBMessageResponse')

const apiVersion = '1.0.0'
const token = 'my_token'

function getMessageTypeValue(msgType) {
  const PBMessageType = protoRoot.lookup('framework.PBMessageType')
  const ret = PBMessageType.values[msgType]
  return ret
}

/**
 * 
 * @param {*} msgType 接口名稱
 * @param {*} requestBody 請求體參數
 * @param {*} responseType 返回值
 */
function request(msgType, requestBody, responseType) { 
  // 獲得api的枚舉值
  const _msgType = getMessageTypeValue(msgType)

  // 請求須要的數據
  const reqData = {
    timeStamp: new Date().getTime(),
    type: _msgType,
    version: apiVersion,
    messageData: requestBody,
    token: token
  }
}
  // 將對象序列化成請求體實例
  const req = PBMessageRequest.create(reqData)
  
  // 調用axios發起請求
  // 這裏用到axios的配置項：transformRequest和transformResponse
  // transformRequest 發起請求時，調用transformRequest方法，目的是將req轉換成二進制
  // transformResponse 對返回的數據進行處理，目的是將二進制轉換成真正的json數據
  return httpService.post('/api', req, {
    transformRequest,
    transformResponse: transformResponseFactory(responseType)
  }).then(({data, status}) => {
    // 對請求作處理
    if (status !== 200) {
      const err = new Error('服務器異常')
      throw err
    }
    console.log(data)
  },(err) => {
    throw err
  })
}
// 將請求數據encode成二進制，encode是proto.js提供的方法
function transformRequest(data) {
  return PBMessageRequest.encode(data).finish()
}

function isArrayBuffer (obj) {
  return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object ArrayBuffer]'
}

function transformResponseFactory(responseType) {
  return function transformResponse(rawResponse) {
    // 判斷response是不是arrayBuffer
    if (rawResponse == null || !isArrayBuffer(rawResponse)) {
      return rawResponse
    }
    try {
      const buf = protobuf.util.newBuffer(rawResponse)
      // decode響應體
      const decodedResponse = PBMessageResponse.decode(buf)
      if (decodedResponse.messageData && responseType) {
        const model = protoRoot.lookup(responseType)
        decodedResponse.messageData = model.decode(decodedResponse.messageData)
      }
      return decodedResponse
    } catch (err) {
      return err
    }
  }
}

// 在request下添加一個方法，方便用於處理請求參數
request.create = function (protoName, obj) {
  const pbConstruct = protoRoot.lookup(protoName)
  return pbConstruct.encode(obj).finish()
}

// 將模塊暴露出去
export default request
複製代碼

最後寫好的具體代碼請看：request.js。其中用到了lookup(),encode(), finish(), decode()等幾個proto.js提供的方法。

5. 調用request.js

在.vue文件直接調用api前，咱們通常不直接使用request.js來直接發起請求，而是將全部的接口再封裝一層，由於直接使用request.js時要指定請求體，響應體等固定的值，屢次使用會形成代碼冗餘。

咱們習慣上在項目中將全部後端的接口放在src/api的目錄下，如針對student的接口就放在src/api/student.js文件中，方便管理。將getStudentList的接口寫在src/api/student.js中

import request from '@/lib/request'

// params是object類型的請求參數
// school.PBStudentListReq 是定義好的請求體model
// school.PBStudentListRsp 是定義好的響應model
// getStudentList 是接口名稱
export function getStudentList (params) {
  const req = request.create('PBStudentListReq', params)
  return request('getStudentList', req, 'school.PBStudentListRsp')
}
// 後面若是再添加接口直接以此類推
export function getStudentById (id) {
  // const req = ...
  // return request(...)
}
複製代碼

6. 在.vue中使用接口

須要哪一個接口，就import哪一個接口，返回的是Promise對象，很是方便。

<template>
  <div class="hello">
    <button @click="_getStudentList">獲取學生列表</button>
  </div>
</template>

<script>
import { getStudentList } from '@/api/student'
export default {
  name: 'HelloWorld',
  methods: {
    _getStudentList () {
      const req = {
        limit: 20,
        offset: 0
      }
      getStudentList(req).then((res) => {
        console.log(res)
      }).catch((res) => {
        console.error(res)
      })
    }
  },
  created () {
  }
}
</script>

<style lang="scss">

</style>
複製代碼

總結

整個demo的代碼： demo。

前端使用的整個流程：

1. 將後端提供的全部的proto文件拷進src/proto文件夾
2. 運行npm run proto 生成proto.js
3. 根據接口枚舉在src/api下寫接口
4. .vue文件中使用接口。

（其中1和2能夠合併在一塊兒寫一個自動化的腳本，每次更新只需運行一下這個腳本便可）。

寫的比較囉嗦，文筆也很差，你們見諒。

這個流程就是我感受比較好的一個proto在前端的實踐，可能並非最好，若是在大家公司有其餘更好的實踐，歡迎你們一塊兒交流分享。

後續

在vue中使用是須要打包成一個js模塊來使用比較好（這是由於vue在生產環境中打包成只有html,css,js等文件）。但在某些場景，好比在Node環境中，一個Express的項目，生產環境中是容許出現.proto文件的，這時候能夠採起protobuf.js提供的其餘方法來動態解析proto,再也不須要npm run proto這種操做了。

後面有時間我會再寫一篇在node端動態解析proto的記錄。