Go是如何实现protobuf的编解码的2源码 | 乐趣区

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这是一篇姊妹篇文章，浅析一下Go是如何实现protobuf编解码的：

Go是如何实现protobuf的编解码的(1): 原理
Go是如何实现protobuf的编解码的(2): 源码

本编是第二篇。

前言

上一篇文章Go是如何实现protobuf的编解码的（1）：原理
中已经指出了Go语言数据和Protobuf数据的编解码是由包github.com/golang/protobuf/proto完成的，本编就来分析一下proto包是如何实现编解码的。

编解码原理

编解码包都有支持的编解码类型，我们暂且把这些类型称为底层类型，编解码的本质是：

为每一个底层类型配备一个或多个编解码函数
把一个结构体的字段，递归的拆解成底层类型，然后选择合适的函数进行编码或解码操作

接下来先看编码，再看解码。

编码

约定：以下所有的代码片，如果是request.pb.go或main.go中的代码，会在第一行标记文件名，否则都是proto包的源码。

// main.gopackage mainimport (    "fmt"    "./types"    "github.com/golang/protobuf/proto")func main() {    req := &types.Request{Data: "Hello Dabin"}    // Marshal    encoded, err := proto.Marshal(req)    if err != nil {        fmt.Printf("Encode to protobuf data error: %v", err)    }    ...}

编码调用的是proto.Marshal函数，它可以完成的是Go语言数据序列化成protobuf数据，返回序列化结果或错误。

proto编译成的Go结构体都是符合Message接口的，从Marshal可知Go结构体有3种序列化方式：

pb Message满足newMarshaler接口，则调用XXX_Marshal()进行序列化。
pb满足Marshaler接口，则调用Marshal()进行序列化，这种方式适合某类型自定义序列化规则的情况。
否则，使用默认的序列化方式，创建一个Warpper，利用wrapper对pb进行序列化，后面会介绍方式1实际就是使用方式3。

// Marshal takes a protocol buffer message// and encodes it into the wire format, returning the data.// This is the main entry point.func Marshal(pb Message) ([]byte, error) {    if m, ok := pb.(newMarshaler); ok {        siz := m.XXX_Size()        b := make([]byte, 0, siz)        return m.XXX_Marshal(b, false)    }    if m, ok := pb.(Marshaler); ok {        // If the message can marshal itself, let it do it, for compatibility.        // NOTE: This is not efficient.        return m.Marshal()    }    // in case somehow we didn't generate the wrapper    if pb == nil {        return nil, ErrNil    }    var info InternalMessageInfo    siz := info.Size(pb)    b := make([]byte, 0, siz)    return info.Marshal(b, pb, false)}

newMarshaler和Marshaler如下：

// newMarshaler is the interface representing objects that can marshal themselves.//// This exists to support protoc-gen-go generated messages.// The proto package will stop type-asserting to this interface in the future.//// DO NOT DEPEND ON THIS.type newMarshaler interface {    XXX_Size() int    XXX_Marshal(b []byte, deterministic bool) ([]byte, error)}// Marshaler is the interface representing objects that can marshal themselves.type Marshaler interface {    Marshal() ([]byte, error)}

Request实现了newMarshaler接口，XXX_Marshal实现如下，它实际是调用了xxx_messageInfo_Request.Marshal，xxx_messageInfo_Request是定义在request.pb.go中的一个全局变量，类型就是InternalMessageInfo，实际就是前文提到的wrapper。

// request.pb.gofunc (m *Request) XXX_Marshal(b []byte, deterministic bool) ([]byte, error) {    print("Called xxx marshal\n")    panic("I want see stack trace")    return xxx_messageInfo_Request.Marshal(b, m, deterministic)}var xxx_messageInfo_Request proto.InternalMessageInfo

本质上，XXX_Marshal也是wrapper，后面才是真正序列化的主体函数在proto包中。

InternalMessageInfo主要是用来缓存序列化和反序列化需要用到的信息。

// InternalMessageInfo is a type used internally by generated .pb.go files.// This type is not intended to be used by non-generated code.// This type is not subject to any compatibility guarantee.type InternalMessageInfo struct {    marshal   *marshalInfo   // marshal信息    unmarshal *unmarshalInfo // unmarshal信息    merge     *mergeInfo    discard   *discardInfo}

InternalMessageInfo.Marshal首先是获取待序列化类型的序列化信息u marshalInfo，然后利用u.marshal进行序列化。

// Marshal is the entry point from generated code,// and should be ONLY called by generated code.// It marshals msg to the end of b.// a is a pointer to a place to store cached marshal info.func (a *InternalMessageInfo) Marshal(b []byte, msg Message, deterministic bool) ([]byte, error) {    // 获取该message类型的MarshalInfo，这些信息都缓存起来了    // 大量并发时无需重复创建    u := getMessageMarshalInfo(msg, a)    // 入参校验    ptr := toPointer(&msg)    if ptr.isNil() {        // We get here if msg is a typed nil ((*SomeMessage)(nil)),        // so it satisfies the interface, and msg == nil wouldn't        // catch it. We don't want crash in this case.        return b, ErrNil    }    // 根据MarshalInfo对数据进行marshal    return u.marshal(b, ptr, deterministic)}

由于每种类型的序列化信息是一致的，所以getMessageMarshalInfo对序列化信息进行了缓存，缓存在a.marshal中，如果a中不存在marshal信息，则去生成，但不进行初始化，然后保存到a中。

func getMessageMarshalInfo(msg interface{}, a *InternalMessageInfo) *marshalInfo {    // u := a.marshal, but atomically.    // We use an atomic here to ensure memory consistency.    // 从InternalMessageInfo中读取    u := atomicLoadMarshalInfo(&a.marshal)    // 读取不到代表未保存过    if u == nil {        // Get marshal information from type of message.        t := reflect.ValueOf(msg).Type()        if t.Kind() != reflect.Ptr {            panic(fmt.Sprintf("cannot handle non-pointer message type %v", t))        }        u = getMarshalInfo(t.Elem())        // Store it in the cache for later users.        // a.marshal = u, but atomically.        atomicStoreMarshalInfo(&a.marshal, u)    }    return u}

getMarshalInfo只是创建了一个marshalInfo对象，填充了字段typ，剩余的字段未填充。

// getMarshalInfo returns the information to marshal a given type of message.// The info it returns may not necessarily initialized.// t is the type of the message (NOT the pointer to it).// 获取MarshalInfo结构体，如果不存在则使用message类型t创建1个func getMarshalInfo(t reflect.Type) *marshalInfo {    marshalInfoLock.Lock()    u, ok := marshalInfoMap[t]    if !ok {        u = &marshalInfo{typ: t}        marshalInfoMap[t] = u    }    marshalInfoLock.Unlock()    return u}// marshalInfo is the information used for marshaling a message.type marshalInfo struct {    typ          reflect.Type    fields       []*marshalFieldInfo    unrecognized field                      // offset of XXX_unrecognized    extensions   field                      // offset of XXX_InternalExtensions    v1extensions field                      // offset of XXX_extensions    sizecache    field                      // offset of XXX_sizecache    initialized  int32                      // 0 -- only typ is set, 1 -- fully initialized    messageset   bool                       // uses message set wire format    hasmarshaler bool                       // has custom marshaler    sync.RWMutex                            // protect extElems map, also for initialization    extElems     map[int32]*marshalElemInfo // info of extension elements}

marshalInfo.marshal是Marshal真实主体，会判断u是否已经初始化，如果未初始化调用computeMarshalInfo计算Marshal需要的信息，实际就是填充marshalInfo中的各种字段。

u.hasmarshaler代表当前类型是否实现了Marshaler接口，直接调用Marshal函数进行序列化。可以确定Marshal函数的序列化方式2，即实现Marshaler接口的方法，最后肯定也会调用marshalInfo.marshal。

该函数的主体是一个for循环，依次遍历该类型的每一个字段，对required属性进行校验，然后按字段类型，调用f.marshaler对该字段类型进行序列化。这个f.marshaler哪来的呢？

// marshal is the main function to marshal a message. It takes a byte slice and appends// the encoded data to the end of the slice, returns the slice and error (if any).// ptr is the pointer to the message.// If deterministic is true, map is marshaled in deterministic order.// 该函数是Marshal的主体函数，把消息编码为数据后，追加到b之后，最后返回b。// deterministic为true代表map会以确定的顺序进行编码。func (u *marshalInfo) marshal(b []byte, ptr pointer, deterministic bool) ([]byte, error) {    // 初始化marshalInfo的基础信息    // 主要是根据已有信息填充该结构体的一些字段    if atomic.LoadInt32(&u.initialized) == 0 {        u.computeMarshalInfo()    }    // If the message can marshal itself, let it do it, for compatibility.    // NOTE: This is not efficient.    // 如果该类型实现了Marshaler接口，即能够对自己Marshal，则自行Marshal    // 结果追加到b    if u.hasmarshaler {        m := ptr.asPointerTo(u.typ).Interface().(Marshaler)        b1, err := m.Marshal()        b = append(b, b1...)        return b, err    }    var err, errLater error    // The old marshaler encodes extensions at beginning.    // 检查扩展字段，把message的扩展字段追加到b    if u.extensions.IsValid() {        // offset函数用来根据指针偏移量获取message的指定字段        e := ptr.offset(u.extensions).toExtensions()        if u.messageset {            b, err = u.appendMessageSet(b, e, deterministic)        } else {            b, err = u.appendExtensions(b, e, deterministic)        }        if err != nil {            return b, err        }    }    if u.v1extensions.IsValid() {        m := *ptr.offset(u.v1extensions).toOldExtensions()        b, err = u.appendV1Extensions(b, m, deterministic)        if err != nil {            return b, err        }    }    // 遍历message的每一个字段，检查并做编码，然后追加到b    for _, f := range u.fields {        if f.required {            // 如果required的字段未设置，则记录错误，所有的marshal工作完成后再处理            if ptr.offset(f.field).getPointer().isNil() {                // Required field is not set.                // We record the error but keep going, to give a complete marshaling.                if errLater == nil {                    errLater = &RequiredNotSetError{f.name}                }                continue            }        }        // 字段为指针类型，并且为nil，代表未设置，该字段无需编码        if f.isPointer && ptr.offset(f.field).getPointer().isNil() {            // nil pointer always marshals to nothing            continue        }        // 利用这个字段的marshaler进行编码        b, err = f.marshaler(b, ptr.offset(f.field), f.wiretag, deterministic)        if err != nil {            if err1, ok := err.(*RequiredNotSetError); ok {                // required字段但未设置错误                // Required field in submessage is not set.                // We record the error but keep going, to give a complete marshaling.                if errLater == nil {                    errLater = &RequiredNotSetError{f.name + "." + err1.field}                }                continue            }            // “动态数组”中包含nil元素            if err == errRepeatedHasNil {                err = errors.New("proto: repeated field " + f.name + " has nil element")            }            if err == errInvalidUTF8 {                if errLater == nil {                    fullName := revProtoTypes[reflect.PtrTo(u.typ)] + "." + f.name                    errLater = &invalidUTF8Error{fullName}                }                continue            }            return b, err        }    }    // 为识别的类型字段，直接转为bytes，追加到b    // computeMarshalInfo中已经收集这些字段    if u.unrecognized.IsValid() {        s := *ptr.offset(u.unrecognized).toBytes()        b = append(b, s...)    }    return b, errLater}

computeMarshalInfo实际上就是对要序列化的类型，进行一次全面检查，设置好序列化要使用的数据，这其中就包含了各字段的序列化函数f.marshaler。我们就重点关注下这部分，struct的每一个字段都会分配一个marshalFieldInfo，代表这个字段序列化需要的信息，会调用computeMarshalFieldInfo会填充这个对象。

// computeMarshalInfo initializes the marshal info.func (u *marshalInfo) computeMarshalInfo() {    // 加锁，代表了不能同时计算marshal信息    u.Lock()    defer u.Unlock()    // 计算1次即可    if u.initialized != 0 { // non-atomic read is ok as it is protected by the lock        return    }    // 获取要marshal的message类型    t := u.typ    u.unrecognized = invalidField    u.extensions = invalidField    u.v1extensions = invalidField    u.sizecache = invalidField    // If the message can marshal itself, let it do it, for compatibility.    // 判断当前类型是否实现了Marshal接口，如果实现标记为类型自有marshaler    // 没用类型断言是因为t是Type类型，不是保存在某个接口的变量    // NOTE: This is not efficient.    if reflect.PtrTo(t).Implements(marshalerType) {        u.hasmarshaler = true        atomic.StoreInt32(&u.initialized, 1)        // 可以直接返回了，后面使用自有的marshaler编码        return    }    // get oneof implementers    // 看*t实现了以下哪个接口，oneof特性    var oneofImplementers []interface{}    switch m := reflect.Zero(reflect.PtrTo(t)).Interface().(type) {    case oneofFuncsIface:        _, _, _, oneofImplementers = m.XXX_OneofFuncs()    case oneofWrappersIface:        oneofImplementers = m.XXX_OneofWrappers()    }    n := t.NumField()    // deal with XXX fields first    // 遍历t的每一个XXX字段    for i := 0; i < t.NumField(); i++ {        f := t.Field(i)        // 跳过非XXX开头的字段        if !strings.HasPrefix(f.Name, "XXX_") {            continue        }        // 处理以下几个protobuf自带的字段        switch f.Name {        case "XXX_sizecache":            u.sizecache = toField(&f)        case "XXX_unrecognized":            u.unrecognized = toField(&f)        case "XXX_InternalExtensions":            u.extensions = toField(&f)            u.messageset = f.Tag.Get("protobuf_messageset") == "1"        case "XXX_extensions":            u.v1extensions = toField(&f)        case "XXX_NoUnkeyedLiteral":            // nothing to do        default:            panic("unknown XXX field: " + f.Name)        }        n--    }    // normal fields    // 处理message的普通字段    fields := make([]marshalFieldInfo, n) // batch allocation    u.fields = make([]*marshalFieldInfo, 0, n)    for i, j := 0, 0; i < t.NumField(); i++ {        f := t.Field(i)        // 跳过XXX字段        if strings.HasPrefix(f.Name, "XXX_") {            continue        }        // 取fields的下一个有效字段，指针类型        // j代表了fields有效字段数量，n是包含了XXX字段的总字段数量        field := &fields[j]        j++        field.name = f.Name        // 填充到u.fields        u.fields = append(u.fields, field)        // 字段的tag里包含“protobuf_oneof”特殊处理        if f.Tag.Get("protobuf_oneof") != "" {            field.computeOneofFieldInfo(&f, oneofImplementers)            continue        }        // 字段里不包含“protobuf”，代表不是protoc自动生成的字段        if f.Tag.Get("protobuf") == "" {            // field has no tag (not in generated message), ignore it            // 删除刚刚保存的字段信息            u.fields = u.fields[:len(u.fields)-1]            j--            continue        }        // 填充字段的marshal信息        field.computeMarshalFieldInfo(&f)    }    // fields are marshaled in tag order on the wire.    // 字段排序    sort.Sort(byTag(u.fields))    // 初始化完成    atomic.StoreInt32(&u.initialized, 1)}

回顾一下Request的定义，它包含1个字段Data，后面protobuf:...描述了protobuf要使用的信息，"bytes,..."这段被称为tags，用逗号进行分割后，其中：

tags[0]: bytes，代表Data类型的数据要被转换为bytes
tags[1]: 1，代表了字段的ID
tags[2]: opt，代表可行，非必须
tags[3]: name=data，proto文件中的名称
tags[4]: proto3，代表使用的protobuf版本

// request.pb.gotype Request struct{    Data                 string   `protobuf:"bytes,1,opt,name=data,proto3" json:"data,omitempty"`    ...}

computeMarshalFieldInfo首先要获取字段ID和要转换的类型，填充到marshalFieldInfo，然后调用setMarshaler利用字段f和tags获取该字段类型的序列化函数。

// computeMarshalFieldInfo fills up the information to marshal a field.func (fi *marshalFieldInfo) computeMarshalFieldInfo(f *reflect.StructField) {    // parse protobuf tag of the field.    // tag has format of "bytes,49,opt,name=foo,def=hello!"    // 获取"protobuf"的完整tag，然后使用，分割，得到上面的格式    tags := strings.Split(f.Tag.Get("protobuf"), ",")    if tags[0] == "" {        return    }    // tag的编号，即message中设置的string name = x，则x就是这个字段的tag id    tag, err := strconv.Atoi(tags[1])    if err != nil {        panic("tag is not an integer")    }    // 要转换成的类型，bytes，varint等等    wt := wiretype(tags[0])    // 设置字段是required还是opt    if tags[2] == "req" {        fi.required = true    }    // 设置field和tag信息到marshalFieldInfo    fi.setTag(f, tag, wt)    // 根据当前的tag信息（类型等），选择marshaler函数    fi.setMarshaler(f, tags)}

setMarshaler的重点是typeMarshaler，typeMarshaler这个函数非常长，其实就是根据类型设置返回对于的序列化函数，比如Bool、Int32、Uint32...，如果是结构体、切片等复合类型，就可以形成递归了。

// setMarshaler fills up the sizer and marshaler in the info of a field.func (fi *marshalFieldInfo) setMarshaler(f *reflect.StructField, tags []string) {    // map类型字段特殊处理    switch f.Type.Kind() {    case reflect.Map:        // map field        fi.isPointer = true        fi.sizer, fi.marshaler = makeMapMarshaler(f)        return    case reflect.Ptr, reflect.Slice:        // 指针字段和切片字段标记指针类型        fi.isPointer = true    }    // 根据字段类型和tag选择marshaler    fi.sizer, fi.marshaler = typeMarshaler(f.Type, tags, true, false)}// typeMarshaler returns the sizer and marshaler of a given field.// t is the type of the field.// tags is the generated "protobuf" tag of the field.// If nozero is true, zero value is not marshaled to the wire.// If oneof is true, it is a oneof field.// 函数非常长，省略内容func typeMarshaler(t reflect.Type, tags []string, nozero, oneof bool) (sizer, marshaler) {    ...    switch t.Kind() {    case reflect.Bool:        if pointer {            return sizeBoolPtr, appendBoolPtr        }        if slice {            if packed {                return sizeBoolPackedSlice, appendBoolPackedSlice            }            return sizeBoolSlice, appendBoolSlice        }        if nozero {            return sizeBoolValueNoZero, appendBoolValueNoZero        }        return sizeBoolValue, appendBoolValue    case reflect.Uint32:    ...    case reflect.Int32:    ....    case reflect.Struct:    ...}

以下是Bool和String类型的2个序列化函数示例：

func appendBoolValue(b []byte, ptr pointer, wiretag uint64, _ bool) ([]byte, error) {    v := *ptr.toBool()    b = appendVarint(b, wiretag)    if v {        b = append(b, 1)    } else {        b = append(b, 0)    }    return b, nil}

func appendStringValue(b []byte, ptr pointer, wiretag uint64, _ bool) ([]byte, error) {    v := *ptr.toString()    b = appendVarint(b, wiretag)    b = appendVarint(b, uint64(len(v)))    b = append(b, v...)    return b, nil}

所以序列化后的[]byte，应当是符合这种模式：

| wiretag | data | wiretag | data | ... | data |

OK，以上就是编码的主要流程，简单回顾一下：

proto.Marshal会调用*.pb.go中自动生成的Wrapper函数，Wrapper函数会调用InternalMessageInfo进行序列化，然后才步入序列化的正题
首先获取要序列化类型的marshal信息u，如果u没有初始化，则进行初始化，即设置好结构体每个字段的序列化函数，以及其他信息
遍历结构体的每个字段，使用u中的信息为每个字段进行编码，并把加过追加到[]byte，所以字段编码完成，则返回序列化的结果[]byte或者错误。

解码

解码的流程其实与编码很类似，会是上面回顾的3大步骤，主要的区别在步骤2：它要获取的是序列化类型的unmarshal信息u，如果u没有初始化，会进行初始化，设置的是结构体每个字段的反序列化函数，以及其他信息。

所以解码的函数解析会简要的过一遍，不再有编码那么详细的解释。

下面是proto包中反序列化的接口和函数定义：

// Unmarshaler is the interface representing objects that can// unmarshal themselves.  The argument points to data that may be// overwritten, so implementations should not keep references to the// buffer.// Unmarshal implementations should not clear the receiver.// Any unmarshaled data should be merged into the receiver.// Callers of Unmarshal that do not want to retain existing data// should Reset the receiver before calling Unmarshal.type Unmarshaler interface {    Unmarshal([]byte) error}// newUnmarshaler is the interface representing objects that can// unmarshal themselves. The semantics are identical to Unmarshaler.//// This exists to support protoc-gen-go generated messages.// The proto package will stop type-asserting to this interface in the future.//// DO NOT DEPEND ON THIS.type newUnmarshaler interface {    // 实现了XXX_Unmarshal    XXX_Unmarshal([]byte) error}// Unmarshal parses the protocol buffer representation in buf and places the// decoded result in pb.  If the struct underlying pb does not match// the data in buf, the results can be unpredictable.//// Unmarshal resets pb before starting to unmarshal, so any// existing data in pb is always removed. Use UnmarshalMerge// to preserve and append to existing data.func Unmarshal(buf []byte, pb Message) error {    pb.Reset()    // pb自己有unmarshal函数，实现了newUnmarshaler接口    if u, ok := pb.(newUnmarshaler); ok {        return u.XXX_Unmarshal(buf)    }    // pb自己有unmarshal函数，实现了Unmarshaler接口    if u, ok := pb.(Unmarshaler); ok {        return u.Unmarshal(buf)    }    // 使用默认的Unmarshal    return NewBuffer(buf).Unmarshal(pb)}

Request实现了Unmarshaler接口：

// request.pb.gofunc (m *Request) XXX_Unmarshal(b []byte) error {    return xxx_messageInfo_Request.Unmarshal(m, b)}

反序列化也是使用InternalMessageInfo进行。

// Unmarshal is the entry point from the generated .pb.go files.// This function is not intended to be used by non-generated code.// This function is not subject to any compatibility guarantee.// msg contains a pointer to a protocol buffer struct.// b is the data to be unmarshaled into the protocol buffer.// a is a pointer to a place to store cached unmarshal information.func (a *InternalMessageInfo) Unmarshal(msg Message, b []byte) error {    // Load the unmarshal information for this message type.    // The atomic load ensures memory consistency.    // 获取保存在a中的unmarshal信息    u := atomicLoadUnmarshalInfo(&a.unmarshal)    if u == nil {        // Slow path: find unmarshal info for msg, update a with it.        u = getUnmarshalInfo(reflect.TypeOf(msg).Elem())        atomicStoreUnmarshalInfo(&a.unmarshal, u)    }    // Then do the unmarshaling.    // 执行unmarshal    err := u.unmarshal(toPointer(&msg), b)    return err}

以下是反序列化的主题函数，u未初始化时会调用computeUnmarshalInfo设置反序列化需要的信息。

// unmarshal does the main work of unmarshaling a message.// u provides type information used to unmarshal the message.// m is a pointer to a protocol buffer message.// b is a byte stream to unmarshal into m.// This is top routine used when recursively unmarshaling submessages.func (u *unmarshalInfo) unmarshal(m pointer, b []byte) error {    if atomic.LoadInt32(&u.initialized) == 0 {        // 为u填充unmarshal信息，以及设置每个字段类型的unmarshaler函数        u.computeUnmarshalInfo()    }    if u.isMessageSet {        return unmarshalMessageSet(b, m.offset(u.extensions).toExtensions())    }    var reqMask uint64 // bitmask of required fields we've seen.    var errLater error    for len(b) > 0 {        // Read tag and wire type.        // Special case 1 and 2 byte varints.        var x uint64        if b[0] < 128 {            x = uint64(b[0])            b = b[1:]        } else if len(b) >= 2 && b[1] < 128 {            x = uint64(b[0]&0x7f) + uint64(b[1])<<7            b = b[2:]        } else {            var n int            x, n = decodeVarint(b)            if n == 0 {                return io.ErrUnexpectedEOF            }            b = b[n:]        }        // 获取tag和wire标记        tag := x >> 3        wire := int(x) & 7        // Dispatch on the tag to one of the unmarshal* functions below.        // 根据tag选择该类型的unmarshalFieldInfo：f        var f unmarshalFieldInfo        if tag < uint64(len(u.dense)) {            f = u.dense[tag]        } else {            f = u.sparse[tag]        }        // 如果该类型有unmarshaler函数，则执行解码和错误处理        if fn := f.unmarshal; fn != nil {            var err error            // 从b解析，然后填充到f的对应字段            b, err = fn(b, m.offset(f.field), wire)            if err == nil {                reqMask |= f.reqMask                continue            }            if r, ok := err.(*RequiredNotSetError); ok {                // Remember this error, but keep parsing. We need to produce                // a full parse even if a required field is missing.                if errLater == nil {                    errLater = r                }                reqMask |= f.reqMask                continue            }            if err != errInternalBadWireType {                if err == errInvalidUTF8 {                    if errLater == nil {                        fullName := revProtoTypes[reflect.PtrTo(u.typ)] + "." + f.name                        errLater = &invalidUTF8Error{fullName}                    }                    continue                }                return err            }            // Fragments with bad wire type are treated as unknown fields.        }        // Unknown tag.        // 跳过未知tag，可能是proto中的message定义升级了，增加了一些字段，使用老版本的，就不识别新的字段        if !u.unrecognized.IsValid() {            // Don't keep unrecognized data; just skip it.            var err error            b, err = skipField(b, wire)            if err != nil {                return err            }            continue        }        // 检查未识别字段是不是extension        // Keep unrecognized data around.        // maybe in extensions, maybe in the unrecognized field.        z := m.offset(u.unrecognized).toBytes()        var emap map[int32]Extension        var e Extension        for _, r := range u.extensionRanges {            if uint64(r.Start) <= tag && tag <= uint64(r.End) {                if u.extensions.IsValid() {                    mp := m.offset(u.extensions).toExtensions()                    emap = mp.extensionsWrite()                    e = emap[int32(tag)]                    z = &e.enc                    break                }                if u.oldExtensions.IsValid() {                    p := m.offset(u.oldExtensions).toOldExtensions()                    emap = *p                    if emap == nil {                        emap = map[int32]Extension{}                        *p = emap                    }                    e = emap[int32(tag)]                    z = &e.enc                    break                }                panic("no extensions field available")            }        }        // Use wire type to skip data.        var err error        b0 := b        b, err = skipField(b, wire)        if err != nil {            return err        }        *z = encodeVarint(*z, tag<<3|uint64(wire))        *z = append(*z, b0[:len(b0)-len(b)]...)        if emap != nil {            emap[int32(tag)] = e        }    }    // 校验解析到的required字段的数量，如果与u中记录的不匹配，则报错    if reqMask != u.reqMask && errLater == nil {        // A required field of this message is missing.        for _, n := range u.reqFields {            if reqMask&1 == 0 {                errLater = &RequiredNotSetError{n}            }            reqMask >>= 1        }    }    return errLater}

设置字段反序列化函数的过程不看了，看一下怎么选函数的，typeUnmarshaler是为字段类型，选择反序列化函数，这些函数选择与序列化函数是一一对应的。

// typeUnmarshaler returns an unmarshaler for the given field type / field tag pair.func typeUnmarshaler(t reflect.Type, tags string) unmarshaler {    ...    // Figure out packaging (pointer, slice, or both)    slice := false    pointer := false    if t.Kind() == reflect.Slice && t.Elem().Kind() != reflect.Uint8 {        slice = true        t = t.Elem()    }    if t.Kind() == reflect.Ptr {        pointer = true        t = t.Elem()    }    ...    switch t.Kind() {    case reflect.Bool:        if pointer {            return unmarshalBoolPtr        }        if slice {            return unmarshalBoolSlice        }        return unmarshalBoolValue    }}

unmarshalBoolValue是默认的Bool类型反序列化函数，会把protobuf数据b解码，然后转换为bool类型v，最后赋值给字段f。

func unmarshalBoolValue(b []byte, f pointer, w int) ([]byte, error) {    if w != WireVarint {        return b, errInternalBadWireType    }    // Note: any length varint is allowed, even though any sane    // encoder will use one byte.    // See https://github.com/golang/protobuf/issues/76    x, n := decodeVarint(b)    if n == 0 {        return nil, io.ErrUnexpectedEOF    }    // TODO: check if x>1? Tests seem to indicate no.    // toBool是返回bool类型的指针    // 完成对字段f的赋值    v := x != 0    *f.toBool() = v    return b[n:], nil}

总结

本文分析了Go语言protobuf数据的序列化和反序列过程，可以简要概括为：

proto.Marshal和proto.Unmarshal会调用*.pb.go中自动生成的Wrapper函数，Wrapper函数会调用InternalMessageInfo进行(反)序列化，然后才步入(反)序列化的正题
首先获取要目标类型的(um)marshal信息u，如果u没有初始化，则进行初始化，即设置好结构体每个字段的(反)序列化函数，以及其他信息
遍历结构体的每个字段，使用u中的信息为每个字段进行编码，生成序列化的结果，或进行解码，给结构体成员进行赋值

参考文章

以下参考文章都值得阅读：

https://tech.meituan.com/2015...
《序列化和反序列化》出自美团技术团队，值得一读。
https://github.com/golang/pro...
Go支持protocol buffer的仓库，Readme，值得详读。
https://developers.google.com...
Google Protocol Buffers的Go语言tutorial，值得详细阅读和实操。
https://developers.google.com...
Google Protocol Buffers的Overview，介绍了什么是Protocol Buffers，它的原理、历史（起源），以及和XML的对比，必读。
https://developers.google.com...
《Language Guide (proto3)》这篇文章介绍了proto3的定义，也可以理解为.proto文件的语法，就如同Go语言的语法，不懂语法怎么编写.proto文件？读这篇文章会了解很多原理，以及可以少踩坑，必读。
https://developers.google.com...
《Go Generated Code》这篇文章详细介绍了protoc是怎么用.protoc生成.pb.go的，可选。
https://developers.google.com...
《Protocol Buffers Encoding》这篇介绍编码原理，可选。
https://godoc.org/github.com/...
《package proto文档》可以把proto包当做Go语言操作protobuf数据的SDK，它实现了结构体和protobuf数据的转换，它和.pb.go文件配合使用。