1、protobuf格式
protobuf的message中有很多字段，每个字段的格式为：
修饰符 字段类型 字段名 = 域号;在序列化时，protobuf按照TLV的格式序列化每一个字段，T即Tag，也叫Key；V是该字段对应的值value；L是Value的长度，如果一个字段是整形，这个L部分会省略。
Key的序列化格式是按照message中字段后面的域号与字段类型来转换。转换公式如下：
(field_number << 3) | wire_type 上面的field_number就是域号， wire_type与字段的类型有关，
2、protobuf编码
| write_type | 编码方式 | type | 存储方式 |
|---|---|---|---|
| 0 | Varint(负数使用Zigzag辅助) | int32、int64、uint32、uint64、sint32、sint64、bool、enum | T-V |
| 1 | 64-bit | fixed、sfixed64、double | T-V |
| 2 | Length-delimi | string、bytes、embedded、messages、packed repeated fields | T-L-V |
| 3(弃用) | Start group | Groups(deprecated) | 弃用 |
| 4(弃用) | End group | Groups(deprecated) | 弃用 |
| 5 | 32-bit | fixed32、sfixed32、float | T-V |
如：required string name=1;这里的name字段的域号为1，在protobuf中规定:
- 如果域号在[1，15]范围内，会使用一个字节表示Key；
- 如果域号大于等于16，会使用两个字节表示Key；
key编码完成后，该字节的第一个比特位表示后一个字节是否与当前字节有关系，即:
- 如果第一个比特位为1，表示有关，即连续两个字节都是Key的编码；
- 如果第一个比特位为0，表示Key的编码只有当前一个字节，后面的字节是Length或者Value；
注意：protobuf中的域号定义要小于2048 ，原因为，最大的域号即2个字节16个比特位表示key，去掉位移的三位，还剩下13位，再去掉两个字节开头的第一个用来表示是否存在关系的比特位，即16-3-2=11，最后只有11位参与计算，二进制计算后2^11== 2048 ，所以域号不得超过2048
了解了以上的那些，我们看看，上述我们编写的案例，算法是如何实现的呢？
varint编码
上述我们的案例中，出现了int32类型，对应的压缩算法为varint，我们看下age=300，这个值是如何序列化的
可以看出来，我们首先将300转为二进制，结果为100101100，由于当前是int32，所以不足32位，高位全部补0，即为00000000000000000000000100101100，接着第二步，从低位到高位取7位，8位是一个字节，当前的最高位为标志位，如果下一个字节内还有非0得数值(即有意义存在)，则最高位补1，如果没有最高位补0，当最高位为0后，压缩存储结束，从age=300，我们可以看出来，取7位则是0101100，由于后一个字节中还存在值，所以最高位补1，则为10101100，而下一个字节则从第8位(低位到高位)开始，继续获取7个字节，则为0000010，由于后续的一个字节中，不存在有意义的值，则最高位补0，代表后续不存在有意义的值了，不需要继续压缩，则为00000010，也就是说原本32个比特位的数值，现在只有16个比特位，4个字节压缩到了2个字节。
字符串压缩
在Protobuf中存储字符串格式，使用的T-L-V存储方式，标识符Tag采用Varint编码，字节长度Length采用Varint编码，string类型字段值采用UTF-8编码方式存储，所以tag得值为1 <<3 | 2 =10，L的值存储为00000011，即为3，而V的存储，把每一个字符按照UTF-8的编码后的字节流数组，分别为77 105 99，而在Protobuf编码后的字节流则是按照如图的顺序，所以打印出来的结果如上的10 3 77 105 99 16 -84 2
3、protobuf格式
（1）protobuf消息格式
message xxx {
// 字段规则：required -> 字段只能也必须出现 1 次
// 字段规则：optional -> 字段可出现 0 次或1次
// 字段规则：repeated -> 字段可出现任意多次（包括 0）
// 类型：int32、int64、sint32、sint64、string、32-bit ....
// 字段编号：0 ~ 536870911（除去 19000 到 19999 之间的数字）
字段规则 类型 名称 = 字段编号;
}（2）编译方法
// $SRC_DIR: .proto 所在的源目录
// --cpp_out: 生成 c++ 代码
// $DST_DIR: 生成代码的目标目录
// xxx.proto: 要针对哪个 proto 文件生成接口代码
protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/xxx.proto4、总结
基于Protobuf序列化原理分析，为了有效降低序列化后数据量的大小，可以采用以下措施：
（1）字段标识号（Field_Number）尽量只使用1-15，且不要跳动使用 Tag是需要占字节空间的。如果Field_Number>16时，Field_Number的编码就会占用2个字节，那么Tag在编码时就会占用更多的字节；如果将字段标识号定义为连续递增的数值，将获得更好的编码和解码性能
（2）若需要使用的字段值出现负数，请使用sint32/sint64，不要使用int32/int64。 采用sint32/sint64数据类型表示负数时，会先采用Zigzag编码再采用Varint编码，从而更加有效压缩数据
（3）对于repeated字段，尽量增加packed=true修饰 增加packed=true修饰，repeated字段会采用连续数据存储方式，即T - L - V - V -V方式
参考：