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zfoo/protocol
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2021-05-20 14:17:21 +08:00
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. 简介

  • zfoo protocol是目前的Java二进制序列化和反序列化最快的框架,并且线程安全
  • 协议目前原生支持Java Javascript C# Lua,协议理论上可以跨平台
  • 主要是用Javassist字节码增强动态生成顺序执行的序列化和反序列化函数,顺序执行的函数可以轻易的被JIT编译以达到极致的性能
  • 单线程环境,在没有任何JVM参数调优的情况下速度比Kryo快40%,比Protobuf快110%参见性能测试
  • 多线程环境,zfoo和Protobuf的性能不受任何影响,kryo因为线程不安全性能会有所损失,参见性能测试

Ⅱ. 快速使用

  • 环境要求 JDK 11+,可以在 OpenJDKOracle JDK 无缝切换
// zfoo协议注册,只能初始化一次
ProtocolManager.initProtocol(Set.of(ComplexObject.class, ObjectA.class, ObjectB.class));

// 序列化
ProtocolManager.write(byteBuf, complexObject);

// 反序列化
var packet = ProtocolManager.read(buffer);

Ⅲ. 性能测试

  • 下面的是测试环境
操作系统:win10
cpu i9900k
内存:64g
  • 单线程测试,横坐标为序列化和反序列化的对象数量,纵坐标为花费的时间单位毫秒 Image text Image text Image text

Ⅳ. zfoo的优势

  • 没有反射,没有装箱拆箱
  • 天生线程安全;对比kryo会出现性能损耗
  • 没有unsafe操作;对比kryo中存在大量unsafe,在Java11中运行会出现警告
  • 无漏洞注入风险,只有初始化时会进行字节码增强,后期不会再进行任何字节码的操作
  • 数据结构嵌套没有任何性能损失,如List<Set<Map<>>>;对比kryo和protobuf数据结构嵌套会出现性能损失
  • 数据压缩体积小,压缩体积比kryo和protobuf都要小
  • 跨平台可以轻易实现,目前已经原生支持Java,JavascriptC#Lua,目前kryo无法跨平台,protobuf可以跨平台
  • 智能语法分析,错误的协议定义将无法启动程序并给出错误警告
  • 提升开发效率,完全支持POJO方式开发,使用非常简单

. 待解决的问题

  • 为了代码的优雅,zfoo protocol要求全部的协议都要继承IPacket,但是可以保证不损失性能的情况下支持不继承IPacket的设计,这个有待继续讨论。

Ⅵ. 协议规范

  • 协议类必须实现com.zfoo.protocol.model.packet.IPacket接口,协议类的的protocolId不能重复

  • 协议类必须有一个标识为:public static final transient short PROTOCOL_ID的"协议序列号",这个协议号的值必须和IPacket接口返回的值一样

  • 协议类必须是简单的javabean,不能继承任何其它的类,但是可以继承接口

  • 默认的数据格式支持,无需用户手动注册,参考类定义

    • booleanbyteshortintlongfloatdoublecharString
    • BooleanByteShortIntegerLongFloatDoubleCharacter,序列化的时候如果null,会给个默认值0(Character默认值为Character.MIN_VALUE
    • int[]Integer[],如果是null,则解析后的为new Integer[0],一个长度为0的数组
      • 原生泛型List,Set,Map,反序列化返回类型为HashSetArrayListHashMap,并且空指针安全(返回大小为0的集合)
      • List,必须指定泛型类,如果发送的是[1,1,null,1],接收到的是[1,1,0,1]
      • List,如果发送的是[obj,obj,null,obj],接收到的是[obj,obj,null,obj],即引用类型序列化之前为null,序列化之后同样为null
  • 不支持的数据格式,因为zfoo会自动识别不支持的类型并且给出错误警告,所以用户不必太关心

    • int[][],二维以上数组,考虑到不是所有语言都支持多维数组
    • List[]Map<Integer, Integer>[]Java语言本身就没有支持泛型类数组
    • List<int[]>Map<Integer, Integer[]>,泛型里面套数组,这种写法看起来比较奇怪,实际使用的地方很少
    • 枚举类,考虑到很多其他语言不支持枚举类,可以用int或者string在代码层面做代替
    • 自定义泛型类XXXClass,泛型类在很多框架中都极易出现性能上和解析上的问题,而且并不是所有语言都支持
    • 循环引用,虽然底层支持循环引用,但是考虑到循环引用带来语义上难以理解,容易出现错误,所以就屏蔽了