Google在Proto2的基础上发布了Proto3，并且Proto3和Proto2在语法规范上存在一定的差异（据说是更简单了）。本文只针对Proto2的语法规范进行学习和总结，对Proto3有兴趣的同学可参考文末第一个参考链接。
1.message类型
前一篇文章我们已经接触过一个简单的.proto文件了，在文件中我们定义了一个名为Person的message类型，并且在Person的内部，我们还嵌套的定义了其他的message类型。此处，我们再定义一个message类型用来满足某种查询请求的场景，其中每个查询请求都有一个“查询字符串”、“感兴趣的目标页面”以及“每个页面的许多结果”。相应地，我们可以在.proto文件中这样定义一个message类型：
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message SearchRequest{ required string query = 1; optional int32 page_number = 2; optional int32 result_per_page = 3; } |
（1）字段类型
如上示例，使用了两个整型int32类型以及一个字符串string类型。除此之外，您还可以根据自己的需要使用复合类型，如枚举类型、message类型等。
（2）字段编号
SearchRequest类型中的三个字段被分别指定了三个不同的编号，这些编号是用来标识二进制格式中的各个字段的，所以不要轻易修改哦。
其次，编号1-15需要一个字节进行编码，编码16-2017则需要两个字节。所以，您应该将1-15用于那些需要频繁使用的字段上。
最后，最小的字段编号为1，最大的字段编号为2^29-1，即536870911。19000-1999为保留字段，不要使用。
（3）字段限定符
有如下三个字段限定符：
1）required：该限定符修饰的字段，表示一个符合语法规则的消息（well-formed message）必须具有此字段；
2）optional：该限定符修饰的字段，表示一个符合语法规则的消息可以有0个或不超过1个字段；
3）repeated：该限定符修饰的字段，表示一个符合语法规则的消息中，此字段可以重复多次（包括零次）。
由于历史原因，repeated修饰的数值类型字段没有得到高效的编码，所以，新代码应该使用一个特殊的选项——[packed=true]来获得高效的编码效果：
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repeated int32 samples = 4 [packed=true]; |
注：更多有关Protocol Buffer编码相关的内容，请参考https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/encoding.html#packed
（4）其他
学习了以上三点之后，编写一个message类型对你来说应该就没有问题了。此外，还有几点需要提及的是：
1）在一个.proto文件中可以定义多个message类型；
2）编写.proto文件时，我们可以使用C/C++中的那一套注释风格来帮助我们注释，如//或/*…*/；
3）保留字段。
使用reserved关键字可以保留已删除字段和字段编号，如果将来用户尝试使用这些字段标识符，protobuf编译器将会报错，避免导致其他严重的问题：
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message Foo{ reserved 2, 15, 9 to 11; reserved "foo", "bar"; } |
2.基本类型
protobuf具有以下若干种基本类型，并且这些类型在相应的语言中的一一对应关系如下图2-1所示：
图2-1
3.可选字段和默认值
如上所述，message类型中的字段可以标记为optional。在解析消息时，如果该消息不包含可选的字段内容，则解析对象中的相应字段将被设置为该字段的默认值。比如，我们可以指定result_per_page的默认值为10：
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optional int32 result_per_page = 3 [default = 10]; |
如果没有显式地为一个optional字段指定默认值，那么相应的optional字段将使用该字段类型的默认值。比如，string类型的默认值为空；bool类型的默认值为false；数值类型的默认值为0；枚举类型的默认值是枚举类型定义中列出的第一个值。
4.枚举类型
protobuf复合类型中提供了枚举类型，类似于C/C++中的枚举类型（不同点在于，C/C++中枚举类型中的字段是以逗号分隔的，protobuf则是以分号分隔）。你可以这样使用：
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message SearchRequest{ required string query = 1; optional int32 page_number = 2; optional int32 result_per_page = 3 [default = 10]; enum Corpus{ UNIVERSIAL = 0; WEB = 1; IMAGES = 2; LOCAL = 3; NEWS = 4; PRODUCTS = 5; WIDEO = 6; } optional Corps corps = 4 [default = UNIVERSIAL]; } |
此外，在message类型中介绍的reserved规则同样适用于枚举类型。当你更新或删除enum中的条目时，记得将其置为reserved，避免产生严重的灾难后果：
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enum Foo{ reserved 2, 15, 9 to 11, 40 to max; reserved "FOO", "BAR"; } |
5.使用其他message
前面也有说过，我们可以在一个message类型中使用另一个message类型：
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message SearchResponse{ repeated Result result = 1; } message Result{ required string url = 1; optional string title = 2; repeated string snippers = 3; } |
（1）导入其他.proto文件
上面的示例中，SearchResponse类型中引用了Result类型，并且二者都定义在一个.proto文件中。假设我们需要引入的message类型已经定义在了其他某个.proto文件中，该怎么办呢？
使用import导入相应.proto文件即可：
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import "myproject/other_protos.proto"; |
（2）使用proto3的消息类型
值得一提的是，在proto2的语法规则下，我们可以导入及使用在proto3中定义的message类型，反之亦然。然而有一点例外的是，proto2的枚举类型不能在proto3中使用。
6.嵌套类型
Protobuf还允许我们在message类型中再定义其他的message，比如前面定义的SearchResponse等价定义：
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message SearchResponse{ message Result{ required string url = 1; optional string title = 2; repeated string snippers = 3; } repeated Result result = 1; } |
7.更新message
永远不会变化的就是变化了，假如现在的message类型已经满足不了你的需求了，你希望在现有的message中添加一个额外的字段，同时你仍然希望使用旧的message所生成的代码。那么，在不破坏现有代码的情况下更新message类型也是非常简单的，你只需记住以下规则：
（1）不要试图改变已有字段的编号；
（2）新增字段的限定符必须为optional或repeated，而决不能是required；
（3）可以删除非required修饰的字段，前提是该字段的编码不要在你更新的message类型中再次使用；
（4）int32, uint32, int64, uint64以及bool类型都是互相兼容的。这意味着您可以将这些类型更改为其中的另一种类型；
（5）sint32和sint64是互相兼容的，但不兼容与其他的数值类型；
（6）如果字节是utf8编码的，那么string和bytes是互相兼容的；
（7）fixed32和sfixed32兼容，fixed64和sfixed64兼容；
（8）optional与repeated是兼容的。
（9）…
8.Package
为了防止协议消息类型之间的名称冲突，Protobuf引入了package特性，你可以在.proto文件中添加一条package语句（该语句是可选的）：
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package foo.bar; message Open{...} |
如果你生成的是C++源文件，那么这里的package的作用就类似于C++中的命名空间namespace，如果你生成的是Java源文件，那么这里的package的作用就类似于Java中的package。
9.Protobuf编译器
要生成C++，Java或Python等代码，您需要使用Protobuf的编译器protoc去编译.proto文件。一般使用方法如下：
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protoc --proto_path=IMPORT_PATH --cpp_out=DST_DIR --java_out=DST_DIR --python_out=DST_DIR path/to/file.proto |
其中，
1）IMPORT_PATH指定在解析import指令时查找proto文件的目录，如果省略则使用当前目录，缩写形式为-I=IMPORT_PATH;
2）–cpp_out表示在DST_DIR中生成C++代码，类似的有–java_out, –python_out等；
3）此外，如果DST_DIR是以.zip或.jar结尾的，编译器将把输出写入相应的归档文件中。如果输出的文件已经存在，将会覆盖原有文件。
10.其他
现在我们对Protocol Buffer的主要特性已经有了较清晰的认知了。除此之外，还有部分高级特性未做介绍（如extensions, maps, oneof,options），有兴趣的同学请参考文末参考链接。
参考：
[1]. https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto3
[2]. https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto