json2pb

学习如何将json转换成pb。

brpc支持json和protobuf间的双向转化，实现于json2pb，json解析使用rapidjson。此功能对pb2.x和3.x均有效。pb3内置了转换json的功能。

by design, 通过HTTP + json访问protobuf服务是对外服务的常见方式，故转化必须精准，转化规则列举如下。

message

对应rapidjson Object, 以花括号包围，其中的元素会被递归地解析。

  1. // protobuf
  2. message Foo {
  3.     required string field1 = 1;
  4.     required int32 field2 = 2;  
  5. }
  6. message Bar { 
  7.     required Foo foo = 1; 
  8.     optional bool flag = 2;
  9.     required string name = 3;
  10. }
  12. // rapidjson
  13. {"foo":{"field1":"hello", "field2":3},"name":"Tom" }

repeated field

对应rapidjson Array, 以方括号包围，其中的元素会被递归地解析，和message不同，每个元素的类型相同。

  1. // protobuf
  2. repeated int32 numbers = 1;
  4. // rapidjson
  5. {"numbers" : [12, 17, 1, 24] }

特别的，针对仅有一个 repeated 类型成员的 message，序列化为 json 时支持直接序列化为数组，以简化包体。

  1. // protobuf
  2. message Foo {
  3.     repeated int32 numbers = 1;
  4. }
  5. // rapidjson
  6. [12, 17, 1, 24]

该特性默认为关闭状态，客户端在发送请求时，或服务端在发送回复时，可手动开启：

  1. brpc::Controller cntl;
  2. cntl.set_pb_single_repeated_to_array(true);

map

满足如下条件的repeated MSG被视作json map :

  • MSG包含一个名为key的字段，类型为string，tag为1。
  • MSG包含一个名为value的字段，tag为2。
  • 不包含其他字段。

这种”map”的属性有：

  • 自然不能确保key有序或不重复，用户视需求自行检查。
  • 与protobuf 3.x中的map二进制兼容，故3.x中的map使用pb2json也会正确地转化为json map。

如果符合所有条件的repeated MSG并不需要被认为是json map，打破上面任一条件就行了: 在MSG中加入optional int32 this_message_is_not_map_entry = 3; 这个办法破坏了“不包含其他字段”这项，且不影响二进制兼容。也可以调换key和value的tag值，让前者为2后者为1，也使条件不再满足。

integers

rapidjson会根据值打上对应的类型标记，比如：

  • 对于3，rapidjson中的IsUInt, IsInt, IsUint64, IsInt64等函数均会返回true。
  • 对于-1，则IsUInt和IsUint64会返回false。
  • 对于5000000000，IsUInt和IsInt是false。

这使得我们不用特殊处理，转化代码就可以自动地把json中的UInt填入protobuf中的int64，而不是机械地认为这两个类型不匹配。相应地，转化代码自然能识别overflow和underflow，当出现时会转化失败。

  1. // protobuf
  2. int32 uint32 int64 uint64
  4. // rapidjson
  5. Int UInt Int64 UInt64

floating point

json的整数类型也可以转至pb的浮点数类型。浮点数(IEEE754)除了普通数字外还接受”NaN”, “Infinity”, “-Infinity”三个字符串，分别对应Not A Number，正无穷，负无穷。

  1. // protobuf
  2. float double
  4. // rapidjson
  5. Float Double Int Uint Int64 Uint64

enum

enum可转化为整数或其名字对应的字符串，可由Pb2JsonOptions.enum_options控制。默认后者。

string

默认同名转化。但当json中出现非法C++变量名（pb的变量名规则）时，允许转化，规则是:

illegal-char <-> **_Z**<ASCII-of-the-char>**_**

bytes

和string不同，可能包含\0的bytes默认以base64编码。

  1. // protobuf
  2. "Hello, World!"
  4. // json
  5. "SGVsbG8sIFdvcmxkIQo="

bool

对应json的true false

unknown fields

unknown_fields → json目前不支持，未来可能支持。json → unknown_fields目前也未支持，即protobuf无法透传json中不认识的字段。原因在于protobuf真正的key是proto文件中每个字段后的数字:

  1. ...
  2. required int32 foo = 3; <-- the real key
  3. ...

这也是unknown_fields的key。当一个protobuf不认识某个字段时，其proto中必然不会有那个数字，所以没办法插入unknown_fields。

可行的方案有几种：

  • 确保被json访问的服务的proto文件最新。这样就不需要透传了，但越前端的服务越类似proxy，可能并不现实。
  • protobuf中定义特殊透传字段。比如名为unknown_json_fields，在解析对应的protobuf时特殊处理。此方案修改面广且对性能有一定影响，有明确需求时再议。

修改于 2023年11月3日: Release bRPC 1.7.0 (#164) (c91a354)