| MessagePack简析 | 您所在的位置：网站首页 › map_movies是什么文件 › MessagePack简析 |
MessagePack简析
|
一、MessagePack是什么
先看官方的定义：MessagePack是一种高效的二进制序列化格式。它允许您像JSON一样在多个语言之间交换数据。但是，它更快并且更小。
从官方定义中，可以有如下的结论： MessagePack是一个二进制序列化格式，因而它序列化的结果可以在多个语言间进行数据的交换。 从性能上讲，它要比json的序列化格式要好。 从结果大小上讲，它要比json的序列化结果要小。
但是官方并没有提MessagePack和google pb的对比，实际上从空间和时间两个方面对比，pb均要优于MessagePack，但pb相对MessagePack 的缺点是支持的语言种类比较少，需要编写专门的 .proto文件，使用上没有MessagePack方便。 二、MessagePack的主要概念 2.1 type system 类型体系是MessagePack的基础，也是MessagePack在序列化后比json占用空间小的关键。当前包含的type有如下几类： Integer represents an integer Nil represents nil Boolean represents true or false Float represents a IEEE 754 double precision floating point number including NaN and Infinity Raw String extending Raw type represents a UTF-8 string Binary extending Raw type represents a byte array Array represents a sequence of objects Map represents key-value pairs of objects Extension represents a tuple of type information and a byte array where type information is an integer whose meaning is defined by applications or MessagePack specification Timestamp represents an instantaneous point on the time-line in the world that is independent from time zones or calendars. Maximum precision is nanoseconds. 这个类型体系将我们在代码开发中用到的数据格式进行了映射，并且通过Extension这个类型给使用者留出了自由扩充的空间，但由于表示形式的限制，当前Extension最多有127个。 每一种类型能够表示的范围可以查看MessagePack规范中的Limitation部分和Extension types部分。 2.2 formats 在MessagePack中一个value的组成格式是这样的：类型[长度][data]。下面列出几个示例，详细完整的描述请看附录中的MessagePack规范。 2.2.1常量型 比如对于null、true、false这三个值，在MessagePack会被固定的映射为如下的值。 format name first byte (in binary) first byte (in hex) nil 11000000 0xc0 false 11000010 0xc2 true 11000011 0xc3 2.2.2 int型（包含有符号整数和无符号整数） 示例如下 0xcc表示当前的值的类型是无符号整数并且长度不超过8个bit，具体的值内容需要通过后续8个bit位的内容来计算 0xcd表示当前的值的类型是无符号整数并且长度不超过16个bit，具体的值内容需要通过后续16个bit位的内容来计算 0xd0表示当前的值的类型是有符号整数并且长度不超过8个bit，具体的值内容需要通过后续8个bit位的内容来计算 0xd1表示当前的值的类型是有符号整数并且长度不超过16个bit，具体的值内容需要通过后续16个bit位的内容来计算 uint 8 stores a 8-bit unsigned integer +--------+--------+ | 0xcc |ZZZZZZZZ| +--------+--------+ uint 16 stores a 16-bit big-endian unsigned integer +--------+--------+--------+ | 0xcd |ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ| +--------+--------+--------+ int 8 stores a 8-bit signed integer +--------+--------+ | 0xd0 |ZZZZZZZZ| +--------+--------+ int 16 stores a 16-bit big-endian signed integer +--------+--------+--------+ | 0xd1 |ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ| +--------+--------+--------+ 2.2.3 字符串 0xd9表示当前的值的类型是字符串并且长度不超过(2^8)-1个bytes ，具体的长度需要通过后续8个bit位的内容来计算，字符串的具体内容是后续长度的byte所表示的内容 0xda表示当前的值的类型是字符串并且长度不超过(2^16)-1个bytes ，具体的长度需要通过后续16个bit位的内容来计算，字符串的具体内容是后续长度的byte所表示的内容 str 8 stores a byte array whose length is upto (2^8)-1 bytes: +--------+--------+========+ | 0xd9 |YYYYYYYY| data | +--------+--------+========+ str 16 stores a byte array whose length is upto (2^16)-1 bytes: +--------+--------+--------+========+ | 0xda |ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ| data | +--------+--------+--------+========+ 2.2.4 数组 0xdc表示当前的值的类型是数组并且长度不超过(2^16)-1个元素 ，具体的长度需要通过后续16个bit位（两个byte）的内容来计算，计算出来的值就是数组元素的个数 0xdd表示当前的值的类型是数组并且长度不超过(2^32)-1个元素 ，具体的长度需要通过后续32个bit位（4个byte）的内容来计算，计算出来的值就是数组元素的个数 array 16 stores an array whose length is upto (2^16)-1 elements: +--------+--------+--------+~~~~~~~~~~~~~~~~~+ | 0xdc |YYYYYYYY|YYYYYYYY| N objects | +--------+--------+--------+~~~~~~~~~~~~~~~~~+ array 32 stores an array whose length is upto (2^32)-1 elements: +--------+--------+--------+--------+--------+~~~~~~~~~~~~~~~~~+ | 0xdd |ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ|ZZZZZZZZ| N objects | +--------+--------+--------+--------+--------+~~~~~~~~~~~~~~~~~+ 2.2.5 小结 
2.3 Serialization：type to format conversion
source types
output format
Integer
int format family (positive fixint, negative fixint, int 8/16/32/64 or uint 8/16/32/64)
Nil
nil
Boolean
bool format family (false or true)
Float
float format family (float 32/64)
String
str format family (fixstr or str 8/16/32)
Binary
bin format family (bin 8/16/32)
Array
array format family (fixarray or array 16/32)
Map
map format family (fixmap or map 16/32)
Extension
ext format family (fixext or ext 8/16/32)
If an object can be represented in multiple possible output formats, serializers SHOULD use the format which represents the data in the smallest number of bytes. 2.4 Deserialization: format to type conversion source formats output type positive fixint, negative fixint, int 8/16/32/64 and uint 8/16/32/64 Integer nil Nil false and true Boolean float 32/64 Float fixstr and str 8/16/32 String bin 8/16/32 Binary fixarray and array 16/32 Array fixmap map 16/32 Map fixext and ext 8/16/32 Extension 三、为什么MessagePack比json序列化使用的字节流更少 3.1 直观对比 可以通过下图的两张图简单进行下对比，第一张图是同一个数据类型的内容用json和messagepack序列化的结果。 
从第二张图可以明显看到messagepack要比json占用的空间更少。
3.2 序列化结果只有value且value进行了专属映射
这张图是MessagePack官网上的，用来进行json和MessagePack序列化结果的对比，实际情况是否确实如此呢？
我本地使用的msgpack-0.6.12版本。
代码如下：
public class MessagePackSerializationCompareJson {
@Message // Annotation
public static class MyMessage {
// public fields are serialized.
public boolean compact;
public int schema;
public String toString() {
return "compact:"+compact+";schema:"+schema;
}
}
/**
*
* @param args
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
//初始化一个对象
MyMessage src = new MyMessage();
src.compact = true;
src.schema=0;
//利用MessagePack进行序列化
MessagePack msgpack = new MessagePack();
// Serialize
byte[] bytes = msgpack.write(src);
System.out.println("msgpack result length:"+bytes.length);
//利用json进行序列化
String jsonResult = JSONObject.toJSON(src).toString();
System.out.println("json result length:"+jsonResult.getBytes().length);
}
}
运行结果如下： json result length:27 msgpack result length:3 json序列化的结果是27，和官网图片中的结果相同。但MessagePack的序列化结果是3，要比官网中的数字小很多。 按照上面图片的解释应当是： 第一个byte是82，表示序列化后的结果有两个元素 第二个byte是c3，表示第一个元素的值是true 第三个byte是00，表示第二个元素的值是0 为了验证我们的推测，我们可以在MyMessage类中再添加一个boolean类型的属性，但不给这个属性赋值，按照java的规范，这个属性的值就是false，按照MessagePack的规范，就会被转为一个byte的c2，这样msgpack序列化后的长度值就是4. 而json序列化的增加值要增加不少，是属性名称的长度+5（false的长度）+4（要增加两个双引号，一个逗号，一个冒号），如果属性名称长度是4，则一共会增加13个byte，总长度就是40. public class MessagePackSerializationCompareJson { @Message // Annotation public static class MyMessage { // public fields are serialized. public boolean compact; public int schema; public boolean link; public String toString() { return "compact:"+compact+";schema:"+schema+";link:"+link; } } /** * * @param args * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { //初始化一个对象 MyMessage src = new MyMessage(); src.compact = true; src.schema=0; //利用json进行序列化 String jsonResult = JSONObject.toJSON(src).toString(); System.out.println("json result length:"+jsonResult.getBytes().length); //利用MessagePack进行序列化 MessagePack msgpack = new MessagePack(); // Serialize byte[] bytes = msgpack.write(src); System.out.println("msgpack result length:"+bytes.length); } } 上面代码的执行的结果也符合猜测： json result length:40 msgpack result length:4 从这个数字上看，MessagePack明显优于json，特别是在属性多的情况下差距会更大。即使json中把key去掉，序列化后的结果也要比MessagePack占用的空间大。 3.2 序列化对象的属性顺序不能变动 3.1分析了MessagePack序列化的结果中只包含了value，而不包含key。因而在进行反序列化需要保证类中属性的顺序必须保证完全一致，否则就会出错： 如果两个属性的类型一致，可以反序列化，但是值发生错乱。 如果两个属性的类型不一致，会抛出类型不匹配异常。 3.2.1 顺序不同，类型相同 public class SimpleMessagePackPractice { @Message // Annotation public static class MyMessage { // public fields are serialized. public boolean compact; public boolean link; public String toString() { return "link:" + link + ";compact:" + compact; } } @Message // Annotation public static class MyMessage2 { // public fields are serialized. public boolean link; public boolean compact; public String toString() { return "link:" + link + ";compact:" + compact; } } /** * * @param args * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { //初始化一个对象 MyMessage src = new MyMessage(); src.compact = true; src.link = false; //利用MessagePack进行序列化 MessagePack msgpack = new MessagePack(); // Serialize byte[] bytes = msgpack.write(src); //利用MessagePack进行反序列化 MyMessage2 dst = msgpack.read(bytes, MyMessage2.class); System.out.println("msgpack 原始数据:" + src); System.out.println("msgpack 反序列化:" + dst); } } 上述代码的执行结果如下： msgpack 原始数据:link:false;compact:true msgpack 反序列化:link:true;compact:false 3.2.1 顺序不同，类型不同 public class SimpleMessagePackPractice { @Message // Annotation public static class MyMessage { // public fields are serialized. public boolean compact; public String link; public String toString() { return "link:" + link + ";compact:" + compact; } } @Message // Annotation public static class MyMessage2 { // public fields are serialized. public String link; public boolean compact; public String toString() { return "link:" + link + ";compact:" + compact; } } /** * * @param args * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { //初始化一个对象 MyMessage src = new MyMessage(); src.compact = true; src.link = "www.baidu.com"; //利用MessagePack进行序列化 MessagePack msgpack = new MessagePack(); // Serialize byte[] bytes = msgpack.write(src); //利用MessagePack进行反序列化 MyMessage2 dst = msgpack.read(bytes, MyMessage2.class); System.out.println("msgpack 原始数据:" + src); System.out.println("msgpack 反序列化:" + dst); } } 执行结果： Exception in thread "main" org.msgpack.MessageTypeException: Expected raw value, but got boolean at org.msgpack.unpacker.Accept.acceptBoolean(Accept.java:33) at org.msgpack.unpacker.MessagePackUnpacker.readOneWithoutStackLarge(MessagePackUnpacker.java:154) at org.msgpack.unpacker.MessagePackUnpacker.readOneWithoutStack(MessagePackUnpacker.java:139) at org.msgpack.unpacker.MessagePackUnpacker.readOne(MessagePackUnpacker.java:73) at org.msgpack.unpacker.MessagePackUnpacker.readString(MessagePackUnpacker.java:502) at org.msgpack.template.StringTemplate.read(StringTemplate.java:46) at org.msgpack.template.StringTemplate.read(StringTemplate.java:25) at org.msgpack.template.AbstractTemplate.read(AbstractTemplate.java:31) at com.my.msgpack.SimpleMessagePackPractice$MyMessage2_$$_Template_1305193908_1.read(SimpleMessagePackPractice$MyMessage2_$$_Template_1305193908_1.java) at org.msgpack.template.AbstractTemplate.read(AbstractTemplate.java:31) at org.msgpack.MessagePack.read(MessagePack.java:388) at org.msgpack.MessagePack.read(MessagePack.java:371) at com.my.msgpack.SimpleMessagePackPractice.main(SimpleMessagePackPractice.java:61) 参考资料 MessagePack specification https://github.com/msgpack/msgpack/blob/master/spec.md#type-system https://www.jianshu.com/p/8c24bef40e2f http://jimmee.iteye.com/blog/2042420 http://blog.csdn.net/weiyuefei/article/details/52208186
|
【本文地址】
公司简介
联系我们