Livrando-se do código padrão nos Buffers de Protocolo 2

Se você está desenvolvendo aplicativos corporativos e não apenas, provavelmente já conhece o protocolo de serialização de buffers de protocolo do Google. Neste artigo, vamos falar sobre sua segunda versão. E que ele nos obriga a escrever muito código clichê, com o qual lutaremos.



O protobuff é ótimo - você descreve a composição da sua API em um arquivo .proto, composto por primitivas, e pode gerar código-fonte para diferentes plataformas - por exemplo, um servidor em Java e um cliente em C # ou vice-versa. Como na maioria das vezes essa é uma API para sistemas externos, é mais lógico torná-la imutável, e esse código em si gera um gerador padrão para Java.



Vamos considerar um exemplo:



syntax = "proto2";

option java_multiple_files = true;
package org.example.api;

message Person { //     
  required int32 id = 1; // ,  
  required string name = 2; // ,  
  optional int32 age = 3; // ,  
}


Como resultado, obtemos uma classe com a seguinte interface:



public interface PersonOrBuilder extends
    // @@protoc_insertion_point(interface_extends:org.example.api.Person)
    com.google.protobuf.MessageOrBuilder {


  boolean hasId();
  int getId();

  boolean hasName();
  java.lang.String getName();
  com.google.protobuf.ByteString getNameBytes();

  boolean hasAge();
  int getAge();
}


Observe que as primitivas são usadas por toda parte (o que é eficiente para serialização e desempenho). Mas o campo de idade é opcional, mas o primitivo sempre tem um valor padrão. Isto é o que surpreende um monte de código padrão com o qual estaremos lutando.



Integer johnAge = john.hasAge() ? john.getAge() : null;


Mas eu realmente quero escrever:



Integer johnAge = john.age().orElse(null); //  age() -  Optional<Integer>


Os Buffers de Protocolo têm um mecanismo de extensibilidade de plugins e podem ser escritos em Java, que é o que faremos.



O que é um plugin protobuf?



Este é um arquivo executável que lê um objeto PluginProtos.CodeGeneratorRequest do fluxo de entrada padrão, gera um PluginProtos.CodeGeneratorResponse a partir do fluxo de entrada padrão e o grava no fluxo de saída padrão.



public static void main(String[] args) throws IOException {
        PluginProtos.CodeGeneratorRequest codeRequest = PluginProtos.CodeGeneratorRequest.parseFrom(System.in);
        PluginProtos.CodeGeneratorResponse codeResponse;
        try {
            codeResponse = generate(codeRequest);
        } catch (Exception e) {
            codeResponse = PluginProtos.CodeGeneratorResponse.newBuilder()
                    .setError(e.getMessage())
                    .build();
        }
        codeResponse.writeTo(System.out);
    }


Vamos dar uma olhada no que podemos gerar?



PluginProtos.CodeGeneratorResponse contém a coleção PluginProtos.CodeGeneratorResponse.File.

Cada "arquivo" é uma nova classe que nós mesmos geramos. Isso consiste de:



String name; //  ,          package
String content; //    
String insertionPoint; //  


A coisa mais importante para escrever plug-ins - não precisamos regenerar todas as classes - podemos complementar as classes existentes usando o inserttionPoint . Se retornarmos à interface gerada acima, veremos lá:



 // @@protoc_insertion_point(interface_extends:org.example.api.Person)


é nesses lugares que podemos adicionar nosso código. Portanto, não poderemos adicionar a uma seção arbitrária da classe. Vamos construir sobre isso. Como podemos resolver este problema? Podemos criar nossa nova interface com um método padrão -
public interface PersonOptional extends PersonOrBuilder {
  default Optional<Integer> age() {
    return hasAge() ? Optional.of(getAge()) : Optional.empty();
  }
}


e para a classe Person, adicione a implementação não apenas de PersonOrBuilder, mas também de PersonOptional



Código para gerar a interface que precisamos
@Builder
public class InterfaceWriter {

    private static final Map<DescriptorProtos.FieldDescriptorProto.Type, Class<?>> typeToClassMap = ImmutableMap.<DescriptorProtos.FieldDescriptorProto.Type, Class<?>>builder()
            .put(TYPE_DOUBLE, Double.class)
            .put(TYPE_FLOAT, Float.class)
            .put(TYPE_INT64, Long.class)
            .put(TYPE_UINT64, Long.class)
            .put(TYPE_INT32, Integer.class)
            .put(TYPE_FIXED64, Long.class)
            .put(TYPE_FIXED32, Integer.class)
            .put(TYPE_BOOL, Boolean.class)
            .put(TYPE_STRING, String.class)
            .put(TYPE_UINT32, Integer.class)
            .put(TYPE_SFIXED32, Integer.class)
            .put(TYPE_SINT32, Integer.class)
            .put(TYPE_SFIXED64, Long.class)
            .put(TYPE_SINT64, Long.class)
            .build();

    private final String packageName;
    private final String className;
    private final List<DescriptorProtos.FieldDescriptorProto> fields;

    public String getCode() {
        List<MethodSpec> methods = fields.stream().map(field -> {
            ClassName fieldClass;
            if (typeToClassMap.containsKey(field.getType())) {
                fieldClass = ClassName.get(typeToClassMap.get(field.getType()));
            } else {
                int lastIndexOf = StringUtils.lastIndexOf(field.getTypeName(), '.');
                fieldClass = ClassName.get(field.getTypeName().substring(1, lastIndexOf), field.getTypeName().substring(lastIndexOf + 1));
            }

            return MethodSpec.methodBuilder(field.getName())
                    .addModifiers(Modifier.DEFAULT, Modifier.PUBLIC)
                    .returns(ParameterizedTypeName.get(ClassName.get(Optional.class), fieldClass))
                    .addStatement("return has$N() ? $T.of(get$N()) : $T.empty()", capitalize(field.getName()), Optional.class, capitalize(field.getName()), Optional.class)
                    .build();
        }).collect(Collectors.toList());

        TypeSpec generatedInterface = TypeSpec.interfaceBuilder(className + "Optional")
                .addSuperinterface(ClassName.get(packageName, className + "OrBuilder"))
                .addModifiers(Modifier.PUBLIC)
                .addMethods(methods)
                .build();

        return JavaFile.builder(packageName, generatedInterface).build().toString();
    }
}




Agora vamos retornar do plugin o código que precisa ser gerado



 PluginProtos.CodeGeneratorResponse.File.newBuilder() //     InsertionPoint,       
                    .setName(String.format("%s/%sOptional.java", clazzPackage.replaceAll("\\.", "/"), clazzName))
.setContent(InterfaceWriter.builder().packageName(clazzPackage).className(clazzName).fields(optionalFields).build().getCode())
                    .build();

PluginProtos.CodeGeneratorResponse.File.newBuilder()
                            .setName(String.format("%s/%s.java", clazzPackage.replaceAll("\\.", "/"), clazzName))
                            .setInsertionPoint(String.format("message_implements:%s.%s", clazzPackage, clazzName)) //     -  message -     
                            .setContent(String.format(" %s.%sOptional, ", clazzPackage, clazzName))
                            .build(),


Como vamos usar nosso novo plugin? - via maven, adicione e configure nosso plugin:



<plugin>
                <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
                <version>0.6.1</version>
                <extensions>true</extensions>
                <configuration>
                    <pluginId>java8</pluginId>
                    <protoSourceRoot>${basedir}/src/main/proto</protoSourceRoot>
                    <protocPlugins>
                        <protocPlugin>
                            <id>java8</id>
                            <groupId>org.example.protobuf</groupId>
                            <artifactId>optional-plugin</artifactId>
                            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
                            <mainClass>org.example.proto2plugin.OptionalPlugin</mainClass>
                        </protocPlugin>
                    </protocPlugins>
                </configuration>
            </plugin>


Mas você também pode executá-lo no console - há um recurso para executar não apenas nosso plug-in, mas antes disso você precisa chamar o compilador java padrão (mas precisa criar um arquivo executável - protoc-gen-java8 (no meu caso, apenas um script bash).



protoc -I=./src/main/resources/ --java_out=./src/main/java/  --java8_out=./src/main/java/ ./src/main/resources/example.proto 


O código fonte pode ser visto aqui .



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