使用FlatBuffers替代JSON

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使用FlatBuffers替代JSON

标签:   分类:北京北大青鸟

FlatBuffers是什么?
FlatBuffers是一个高效的跨平台序列化类库,可以在C++、C#、C、Go、java、javascript、php和python中使用。是google开发的,是为了应用在游戏开发,以及其他注重性能的应用上。

  为什么要使用FlatBuffers?
不需要解析/拆包就可以访问序列化数据 — FlatBuffers与其他库不同之处就在于它使用二进制缓冲文件来表示层次数据,这样它们就可以被直接访问而不需解析与拆包,同时还支持数据结构进化(前进、后退兼容性)。

  内存高效速度快 — 访问数据时只需要访问内存中的缓冲区。它不需要多余的内存分配(至少在C++是这样,其他语言中可能会有变动)。FlatBuffers还适合配合MMAP或数据流使用,只需要缓冲区的一部分存储在内存中。访问时速度接近原结构访问,只有一点延迟(一种虚函数表vtable),是为了允许格式升级以及可选字段。FlatBuffers适合那些花费了大量时间和空间(内存分配)来访问和构建序列化数据的项目,比如游戏以及其他对表现敏感的应用。可以参考这里的基准。

  灵活 — 由于有可选字段,你不但有很强的升级和回退兼容性(对于历史悠久的游戏尤其重要,不用为了每个版本升级所有数据),在选择要存储哪些数据以及设计数据结构时也很自由。

  轻量的code footprint — FlatBuffers只需要很少量的生成代码,以及一个表示最小依赖的很小的头文件,很容易集成。细节上可以看上面的基准页。

  强类型 — 编译时报错,而不需要自己写重复的容易出错的运行时检查。它可以自动生成有用的代码。
使用方便 — 生成的C++代码允许精简访问与构建代码。还有可选的用于实现图表解析、类似JSON的运行时字符串展示等功能的方法。(后者比JSON解析库更快,内存效率更高)

  代码跨平台且没有依赖 — C++代码可以运行在任何近代的gcc/clang和VS2010上。同时还有用于测试和范例的构建文件(android中.mk文件,其他平台是cmake文件)。
都有谁使用FlatBuffers?

  BobbleApp,印度第一贴图App。我们在BobbleApp中使用FlatBuffers后App的性能明显增强。
Cocos2d-x,第一开源移动游戏引擎,使用FlatBuffers来序列化所有的游戏数据。
facebook使用FlatBuffers在Android App中进行客户端服务端的沟通。他们写了一篇文章来描述FlatBuffers是如何加速加载内容的。
google的Fun Propulsion Labs在他们所有的库和游戏中大量使用FlatBuffers。

  App性能有多提高?
 
  解析速度 解析一个20KB的JSON流(这差不多是BobbleApp的返回大小)需要35ms,超过了UI刷新间隔也就是16.6ms。如果解析JSON的话,我们就在滑动时就会因为要从磁盘加载缓存而导致掉帧(视觉上的卡顿)。
 
  解析器初始化 一个JSON解析器需要先构建字段映射再进行解析,这会花100ms到200ms,很明显的拖缓App启动时间。
 
  垃圾回收在解析JSON时创建了很多小对象,在我们的试验中,解析20kb的JSON流时,要分配大约100kb的瞬时存储,对java内存回收造成很大压力。

  FlatBuffers vs JSON
我尝试使用FlatBuffers和JSON解析4mb的JSON文件。
FlatBuffers花了1-5ms,JSON花了大约2000ms。在使用FlatBuffers期间android App中没有GC,而在使用JSON时发生了很多次GC。在使用json时UI完全卡住,所以真实使用时只能在后台线程进行解析。
 
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