IM通讯协议专题学习(九)：手把手教你如何在iOS上从零使用Protobuf

本文作者：丁同舟，来自金蝶随手记技术团队。

1、引言

接上篇《金蝶随手记团队的Protobuf应用实践(原理篇)》，本文将以iOS端的Objective-C代码为例，图文并茂地向您菔救绾卧趇OS工程中快速使用Protobuf，希望对你有帮助。

2、系列文章

本文是系列文章中的第 9 篇，本系列总目录如下：

• 《IM通讯协议专题学习(一)：Protobuf从入门到精通，一篇就够！》
• 《IM通讯协议专题学习(二)：快速理解Protobuf的背景、原理、使用、优缺点》
• 《IM通讯协议专题学习(三)：由浅入深，从根上理解Protobuf的编解码原理》
• 《IM通讯协议专题学习(四)：从Base64到Protobuf，详解Protobuf的数据编码原理》
• 《IM通讯协议专题学习(五)：Protobuf到底比JSON快几倍？全方位实测！》
• 《IM通讯协议专题学习(六)：手把手教你如何在Android上从零使用Protobuf》
• 《IM通讯协议专题学习(七)：手把手教你如何在NodeJS中从零使用Protobuf》
• 《IM通讯协议专题学习(八)：金蝶随手记团队的Protobuf应用实践(原理篇)》
• 《IM通讯协议专题学习(九)：手把手教你如何在iOS上从零使用Protobuf》（* 本文）
• 《IM通讯协议专题学习(十)：初识 Thrift 序列化协议》
  

另外：如果您还打算系统地学习IM开发，建议阅读《新手入门一篇就够：从零开发移动端IM》。

3、基本介绍

Protobuf（全称 Protocol buffers） 是 Google 提出的一种跨平台、多语言支持且开源的序列化数据格式。相对于类似的 XML 和 JSON，Protobuf 更为小巧、快速和简单。相对于传统的 XML 和 JSON， Protobuf 的优势主要在于：更加小、更加快，其语法目前分为proto2和proto3两种格式。

如果你没不了解Protobuf是什么，建议先阅读本系列的前几篇《Protobuf从入门到精通，一篇就够！》、《快速理解Protobuf的背景、原理、使用、优缺点》、《金蝶随手记团队的Protobuf应用实践(原理篇)》，本篇就不再重复介绍了。

目前 Google 官方的 Protobuf最新 release 版本为3.21.12，但本文写作时用的是3.5.1，以下截图都是基于此版本的环境搭建，如果你使用最新版本，差异并不大，因为只是小版本更新。

关于 Protobuf的使用可以查阅官方文档：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview，建议养成阅读文档的习惯。

4、准备工作

4.1环境要求

最低开发环境要求：

• 1）Objective-C 2.0 Runtime (32bit & 64bit iOS, 64bit OS X)
• 2）Xcode 7.0 以上版本
  

注意：Protobuf 出于性能考虑没有使用 ARC，但在 ARC 下是可以使用的。

4.2下载安装

下载 Protobuf 代码包(https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/tag/v21.12)，因文章截图时用的是v3.5.1，所以我这里的为了保持一致选择的是 protobuf-objectivec-3.5.1.tar.gz，版本区别不大，建议依此类推。

4.3解压代码包

编译 Protobuf，这里可能需要安装部分工具:

$ brew install autoconf
$ brew install automake
$ brew install libtool

运行下面脚本进行编译：

$ ./autogen.sh
$ ./configure
$ make
$ make install

检查protobuf是否安装成功：

$ protoc --version

如果成功打印版本号则安装成功：

libprotoc 3.5.1

5、在 iOS 中使用 Protobuf

5.1创建.proto文件

这里使用官方文档上的一份示例数据结构创建Person.proto：

syntax = "proto3";

message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    string number = 1;
    PhoneType type = 2;
  }

  repeated PhoneNumber phone = 4;
}

使用命令行编译Person.proto为objective-c的文件，编译出来的文件为Person.pbobjc.h和Person.pbobjc.m：

protoc Person.proto --objc_out=./

5.2引入 Protobuf 运行时资源

Google 官方的文档提供了两种引入方式，但使用第一种的时候编译不能通过，所以这里选择了第二种。

具体就是：复制protobuf目录下的：objectivec/*.h, objectivec/google/protobuf/*.pbobjc.h, objectivec/google/protobuf/*.pbobjc.m, 以及除去 objectivec/GPBProtocolBuffers.m 后的objectivec/*.m。

这里直接用命令行操作。

首先进入protobuf下objectivec的目录:

 $ cd protobuf-3.5.1/objectivec

然后复制符合规则的文件到指定的工程目录下:

$ mkdir ~/ProtobufDemo/ProtocolBuffers ~/ProtobufDemo/ProtocolBuffers/google ~/ProtobufDemo/ProtocolBuffers/google/protobuf
$ cp *.h *.m ~/ProtobufDemo/ProtocolBuffers
$ cp google/protobuf/*.pbobjc.h google/protobuf/*.pbobjc.m ~/ProtobufDemo/ProtocolBuffers/google/protobuf

注意：上面的命令并没有排除 GPBProtocolBuffers.m 文件，引入时需要手动排除。

现在把ProtocolBuffers目录下所有文件以及上面编译出来的 Person.pbobjc.h 和 Person.pbobjc.m 都引入到工程中。

现在工程目录结构大概是长这样：


注意：由于protobuf没有使用 ARC，因此需要为所有.m文件加上-fno-objc-arc来关闭 ARC。

结果如下：


提示：需要留意工程中的 Header Search Paths 要增加 $(PROJECT_DIR)/ProtocolBuffers(具体的路径视情况而定)。

5.3直接引入 ProtocolBuffers 工程

如果觉得手动引入文件的方式过于复杂，可以直接引入ProtocolBuffers工程作为依赖项。

1）进入解压后的protobuf目录下，复制objective目录下的所有文件到ProtobufDemo/ProtocolBuffers目录下。

2）在ProtobufDemo工程中引入ProtocolBuffers_iOS工程：


3）在Build Phases中加入依赖关系并链接库：


4）引入Person.pbobjc.h和Person.pbobjc.m文件并为.m加上-fno-objc-arc。

5）修改工程配置中部分路径为 $(PROJECT_DIR)/ProtocolBuffers。

5.4运行测试

首先引入头文件：

#import "Person.pbobjc.h"

生成Person对象并进行编码和解码：

Person *p = [[Person alloc] init];
p.id_p = 1;
p.name = @"person1";
p.email = @"123@qq.com";

//encode
NSData *data = [p data];
NSLog(@"Protocol Buffers:\n%@\nData: %@\nData Length: %lu", p, data, data.length);

//decode
Person *newP = [[Person alloc] initWithData:data error:nil];
NSLog(@"Decoded: %@", newP);

运行程序，打印日志如下：

Protocol Buffers:
<;Person 0x60c0000da2b0>: {
    name: "person1"
    id: 1
    email: "123@qq.com"
}
Data: <0a077065 72736f6e 3110011a 0a313233 4071712e 636f6d>
Data Length: 23
Decoded: <;Person 0x6040000d9c90>: {
    name: "person1"
    id: 1
    email: "123@qq.com"
}

6、参考资料

[1] Protobuf 官方开发者指南（中文译版）
[2] Protobuf官方手册
[3] Protobuf从入门到精通，一篇就够！
[4] 如何选择即时通讯应用的数据传输格式
[5] 强列建议将Protobuf作为你的即时通讯应用数据传输格式
[6] APP与后台通信数据格式的演进：从文本协议到二进制协议
[7] 面试必考，史上最通俗大小端字节序详解
[8] 移动端IM开发需要面对的技术问题（含通信协议选择）
[9] 简述移动端IM开发的那些坑：架构设计、通信协议和客户端
[10] 理论联系实际：一套典型的IM通信协议设计详解
[11] 58到家实时消息系统的协议设计等技术实践分享
[12] 金蝶随手记团队的Protobuf应用实践(原理篇)
[13] 新手入门一篇就够：从零开发移动端IM

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