摘 要： 文章主要討論手機應用開發(fā)實驗教學的案例設計， 旨在更充分深入地了解iOS開發(fā)和 android 應用開發(fā)的不同之處。重視實驗教學和實踐過程，以學生為主體，培養(yǎng)其主動性、協(xié)作精神和創(chuàng)新能力，實實在在地提高實驗教學水平。本文介紹了Protocol Buffer技術，并比較了Protocol Buffer和JSON，討論了兩種數(shù)據(jù)傳輸格式在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換中的不同，通過實例說明如何使用Protocol Buffer代替JSON作為iOS應用開發(fā)中數(shù)據(jù)傳輸格式。
　　關鍵詞： Protocol Buffer JSON iOS
　　隨著蘋果iOS系統(tǒng)為越來越多人所使用，iOS應用開發(fā)也成為程序員所必須掌握的開發(fā)技術之一。在iOS應用開發(fā)中，JSON作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸格式發(fā)揮了較大的作用，但JSON也有很大的局限性。本文通過比較Protocol Buffer和JSON，證明使用Protocol Buffer代替JSON作為iOS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)格式的有效性，并以工程應用為背景，進行了設計案例分析。
　　一、ProtocolBuffer簡介
　　Protocol Buffer是google 的一種數(shù)據(jù)交換的格式，它獨立于語言，獨立于平臺。Google 提供了三種語言的實現(xiàn)：java、c++ 和 python，每一種實現(xiàn)都包含了相應語言的編譯器及庫文件。與XML和JSON不同，它是一種二進制的格式，可以把它用于分布式應用之間的數(shù)據(jù)通信或者異構環(huán)境下的數(shù)據(jù)交換。作為一種效率和兼容性都很優(yōu)秀的二進制數(shù)據(jù)傳輸格式，可以用于諸如網(wǎng)絡傳輸、配置文件、數(shù)據(jù)存儲等諸多領域。
　　二、JSON
　　JSON（JavaScript Object Notation）是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。它基于JavaScript的一個子集。JSON建構有兩種結構：
　?。ㄒ唬懊Q/值”對的集合，對于不同的語言中，它被理解為對象、記錄、結構、字典、哈希表、有鍵列表或者關聯(lián)數(shù)組。
　?。ǘ┲档挠行蛄斜?，可以將其理解為數(shù)組（array）。
　　下面是一個JSON 格式的數(shù)據(jù)示例：
　　{persons：[
　　{ "id"："1"， "name"： "sam"， "email"： "sam@123.com"}，
　　{ "id"："2"， "name"："mike"， " email "："mike@123.com"}
　　]}；
　　三、iOS應用開發(fā)
　　iOS是由蘋果公司開發(fā)的手持設備操作系統(tǒng)，使用與iPhone/iPad等蘋果手持設備。
　　iOS應用（iOS APP）開發(fā)使用Objective-C作為開發(fā)語言，使用xcode作為主要開發(fā)環(huán)境。iOS應用，開發(fā)完成通過審核后在蘋果商店（AppStore）公開發(fā)布。
　　四、使用Protocol Buffer的優(yōu)勢
　　Protocol Buffers把對象序列化為二進制格式，比JSON方式占用更少的網(wǎng)絡傳輸字節(jié)數(shù)。
　　JSON需要服務端和客戶端分別自行實現(xiàn)序列化Serializer和反序列化Parser，以實現(xiàn)所需要傳輸對象的編碼和解析。例如當前iOS客戶端都會有的大量JSON Parser代碼，也會有很多JSON解析開源的工程。而Protocol Buffer，服務端和客戶端則使用共同的Message定義文件（.proto）和Protocol Buffer編譯器，編譯出不同語言適用的源代碼文件，從而自動實現(xiàn)了Serializer及Parser，我們可以把代碼加入工程直接使用。就客戶端來講，相比自行實現(xiàn)解析字符串的JSON Parser，Protocol Buffer提供的針對二進制數(shù)據(jù)的Parser在執(zhí)行效率上要高很多，并且不用我們親自編寫實現(xiàn)代碼。
　　五、Protocol Buffer使用方法，以C++為例
　?。ㄒ唬┚帉?proto文件，作為Message聲明，服務端和客戶端共用。
　　例如定義一個Person.proto
　　message Person {
　　required int32 id = 1；
　　required string name = 2；
　　optional string email = 3；
　　}
　?。ǘ┦褂肞rotocol Buffers編譯器Protoc，編譯.proto文件，生成java/c++/python代碼文件。
　　IOS端可以使用的是C++代碼，以C++為例，命令行輸入：
　　Protoc –cpp_out=./ Person.proto。
　　在當前目錄下生成Person.pb.h以及Person.pb.cc。
　　（三）在工程里加入生成的Person.h和Person.cc，即可使用以下代碼實現(xiàn)讀寫。
　　定義，使用，以及序列化：
　　Person person；
　　person.set_id（123）；
　　person.set_name（"Bob"）；
　　person.set_email（"Bob@example.com"）；
　　fstream out（"person.pb"， ios：：out | ios：：binary | ios：：trunc）；
　　person.SerializeToOstream（&out）；
　　out.close（）；
　　反序列化：
　　Person person；
　　fstream in（"person.pb"， ios：：in | ios：：binary）；
　　if （！person.ParseFromIstream（∈）） { cerr << "Failed to parse person.pb." << endl； exit（1）；}
　　六、Protocol Buffer在iOS開發(fā)中的應用
　　由于iOS開發(fā)主要使用Objective-C作為開發(fā)語言，需要與C++代碼做一些橋接工作，處理為HTTP request和response中適用的Objective-C的類NSData。
　　序列化：
　　- （NSData *）serializeToNSData：（Person *）person {
　　std：：string ps = person->SerializeAsString（）；
　　return [NSData dataWithBytes：ps.c_str（） length：ps.size（）]；
　　}
　　反序列化：
　　- （Person *）parseFromNSData：（NSData *）data {
　　char raw[[data length]]；
　　Person *p = new Person；
　　[data getBytes：raw length：[data length]]；
　　p->ParseFromArray（raw， [data length]）；
　　return p；
　　}
　　七、結語
　　隨著計算機技術的發(fā)展，近年來智能手機成為嵌入式系統(tǒng)中非?；钴S的領域，3G更是刺激了移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。Android 作為Google開發(fā)的開源手機操作系統(tǒng)，具有良好的開放性，且發(fā)展?jié)摿θ找鏀U大。相比較iOS，有其獨有的發(fā)展優(yōu)勢。本文主要討論區(qū)別于Android應用開發(fā)的iOS平臺。每個開發(fā)者，無論是開發(fā)iOS等移動操作系統(tǒng)的應用，標準桌面應用程序或Web應用程序，都都越來越注意到了Protocol Buffer的簡單和便捷，將在各個方面得到更廣泛的應用，為用戶提供更為友好、更為有效的體驗。本文旨在為學生設計一個基于ios的移動應用的開發(fā)教學案例，培養(yǎng)學生更了解和掌握移動應用開發(fā)的技術和能力。
　　參考文獻：
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　　項目號：201004Q
　　項目名稱：浙江省實驗教學示范中心