Почему Protobuf обычно быстрее и компактнее JSON?

Protobuf превосходит JSON по скорости и размеру благодаря фундаментальным различиям в их дизайне:

1. Бинарный формат vs Текстовый:

   • Protobuf использует плотный бинарный формат. Числа кодируются в виде двоичных данных, а не строк. Названия полей заменяются числовыми тегами. Это значительно уменьшает итоговый размер.
   • JSON — это текстовый формат. Он хранит названия полей в виде строк и использует служебные символы ({, }, ", ,, :), что делает его избыточным и увеличивает размер.

2. Строгая схема и кодогенерация:

   • Protobuf требует предварительного определения структуры данных в .proto файле (схема). На основе этой схемы генерируется код для вашего языка программирования (например, Go).
   • Этот сгенерированный код содержит высокооптимизированные методы для сериализации и десериализации. Процесс не требует рефлексии или парсинга структуры во время выполнения, так как структура уже известна на этапе компиляции. Это делает кодирование и декодирование чрезвычайно быстрыми.
   • JSON является бессхемным. Для его разбора (парсинга) требуется анализировать текстовую структуру на лету, определять типы данных и сопоставлять ключи с полями структуры, что является более медленной операцией.

Наглядный пример:

• Protobuf схема (.proto):

  message Person {
    string name = 1;
    int32 id = 2;
  }

• JSON представление:

  {
    "name": "Alice",
    "id": 123
  }

В бинарном виде Protobuf сохранит только теги 1 и 2 и закодированные значения "Alice" и 123, без текстовых ключей "name" и "id".

Ключевые преимущества Protobuf:

• Компактность: Меньший размер передаваемых данных.
• Скорость: Быстрая сериализация/десериализация за счет кодогенерации.
• Строгая типизация: Схема обеспечивает проверку типов и обратную совместимость.