69.Protobuf进阶——使用Pyt

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用一个例子说明使用Python操作PB的方法：
1.定义.proto文件。
2.编译.proto文件产出Python代码。
3.使用Python API读写message。
该例子完成一个地址簿程序，能够对地址簿信息进行读写，地址簿中每个人的信息包括姓名、ID、email、联系电话。

package tutorial; 

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

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

  message PhoneNumber {
    required string number = 1;
    optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
  }

  repeated PhoneNumber phones = 4;
}

message AddressBook {
    repeated Person people = 1;
}

protoc --python_out=. addressbook.proto

生成addressbook_pb2.py

在Python脚本中使用addressbook_pb2.py：

import addressbook_pb2 as addressbook

person = addressbook.Person()
person.id = 1234
person.name = "John Doe"
person.email = "jdoe@example.com"
phone = person.phones.add() #phones字段是符合类型，调用add()方法初始化新实例。如果phones字段是标量类型，直接append()添加新元素即可。
phone.number = "555-4321"
phone.type = addressbook.Person.HOME

如果访问.proto文件中未定义的域，抛出AttributeError，如果为某个域赋予了错误类型的值，抛出TypeError。在某个域未赋值前访问该域，返回这个域的默认值。

枚举

有整型值的符号常量，比如addressbook.Person.WORK的值是2。

标准message方法

每个Message类含有一些检查或操作整个message的方法，比如：
• IsInitialized()：检查是否所有required域都已赋值。
• str()：返回message的可读形式，可以通过str(message)或者print message触发，用于调试代码。
• Clear()：将所有域的赋值清空。
• MergeFrom(other_msg)：将给定的other_msg的内容合并到当前message，独立的域使用other_msg的值覆盖写入，repeated域的内容append到当前message的对应字段。独立的子message和group被递归的合并。
• CopyFrom(other_msg)：先对本message调用Clear()方法，再调用MergeFrom(other_msg)。
• MergeFromString(serialized)：将PB二进制字符串解析后合并到本message，合并规则与MergeFrom方法一致。
• ListFields():以(Google.protobuf.descriptor.FieldDescriptor，value)的列表形式返回非空的域，独立的域如果HasField返回True则是非空的，repeated域至少包含一个元素则是非空的。
• ClearField(field_name)：清空某个域，如果被清空的域名不存在，抛出ValueError异常。
• ByteSize()：返回message占用的空间大小。
• WichOneof(oneof_group)：返回oneof组中被设置的域的名字或None，如果提供的oneof的组名不存在，抛出ValueError异常。比如test.proto中内容如下：

message Test {
    required string a = 1;
    optional float b = 2;
    oneof l {
        string c = 3;
        int32 d = 4;
        float e = 5;
    }
}

调用WhichOneof的代码如下：

import test_pb2 as test

t1 = test.Test()

t1.a = "t1"
t1.b = 1.0
t1.c = "oneof c"
print t1.WhichOneof('l')

运行输出：

c

序列化和解析

每个Message类都有序列化和解析方法：
• SerializeToString()：将message序列化并返回str类型的结果（str类型只是二进制数据的一个容器而已，而不是文本内容）。如果message没有初始化，抛出message.EncodeError异常。
• SerializePartialToString()：将message序列化并返回str类型的结果，但是不检查message是否初始化。
• ParseFromString(data)：从给定的二进制str解析得到message对象。

如果要在生成的PB类的基础上增加新的功能，应该采用包装（wrapper）的方式，永远不要将PB类作为基类派生子类添加新功能。

将message写入文件

import addressbook_pb2
import sys

def PromptForAddress(person):
    person.id = int(raw_input("Enter person ID number: "))
    person.name = raw_input("Enter name: ")

    email = raw_input("Enter email address (blank for none): ")
    if email != "":
        person.email = email

    while True:
        number = raw_input("Enter a phone number (or leave blank to finish): ")
        if number == "":
            break

        phone_number = person.phones.add()
        phone_number.number = number

        type = raw_input("Is this a mobile, home or work phone? ")
        if type == "mobile":
            phone_number.type = addressbook_pb2.Person.MOBILE
        elif type == "home":
            phone_number.type = addressbook_pb2.Person.HOME
        elif type == "work":
            phone_number.type = addressbook_pb2.Person.WORK
        else:
            print "Unkown phone type; leaving as default value"

if len(sys.argv) != 2:
    print "Usage:", sys.argv[0], "ADDRESS_BOOK_FILE"
    sys.exit(-1)

address_book = addressbook_pb2.AddressBook() 

# Read the existing address book.
try:
    f = open(sys.argv[1], "rb")
    address_book.ParseFromString(f.read())
    f.close()
except IOError:
    print sys.argv[1] + ": Could not open file. Creating a new one."

# Add an address.
PromptForAddress(address_book.people.add())

# Write the new address book back to disk.
f = open(sys.argv[1], "wb")
f.write(address_book.SerializeToString())
f.close()

从文件读取message对象

import addressbook_pb2
import sys

def ListPeople(address_book):
    for person in address_book.people:
        print "Person ID:", person.id
        print " Name:", person.name
        if person.HasField("email"):
            print " E-mail adress:", person.email

        for phone_number in person.phones:
            if phone_number.type == addressbook_pb2.Person.MOBILE:
                print " Mobile phone #:",
            elif phone_number.type == addressbook_pb2.Person.HOME:
                print " Home phone #:",
            elif phone_number.type == addressbook_pb2.Person.WORK:
                print " Work phone #:",
            print phone_number.number 

if len(sys.argv) != 2:
    print "Usage:", sys.argv[0], "ADDRESS_BOOK_FILE"
    sys.exit(-1)

address_book = addressbook_pb2.AddressBook()

# Read the existing address book
f = open(sys.argv[1], "rb")
address_book.ParseFromString(f.read())
f.close()

ListPeople(address_book)

如果Message.HasField(field_name)的参数对应的域规则是optional，且该域没有设置值，返回False，如果对应的域规则是repeated，且该域没有设置值，抛出ValueError异常。

message中，标量类型和枚举类型的域，必须通过message.field_name=value的格式赋值，message类型的域，可以使用tmp=message.field_name赋值给tmp后，通过操作tmp赋值。当然，message类型的域也可以使用同标量赋值一样的格式赋值。
比如test.proto内容为：

message Test {
    required inner a = 1;
    message inner {
        required string a = 2;
        optional int32 b =3;
    }
    optional Color b = 4;
    enum Color {
        RED = 0;
        GREEN = 1;
    }
    optional string c = 5;
}

赋值的代码为：

import test_pb2 as test

t1 = test.Test()
t1.c = "Scalar"
a = t1.a
a.a = "message string"
a.b = 1
# 使用如下方式赋值也可以
# t1.a.a = "message string"
# t1.a.b = 1
t1.b = test.Test.RED
print "t1:\n", t1

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