当 JSON 遇上 Protobuf：一次性能与体积的对决

原创

闫同学

发布于 2025-08-30 15:41:53

6870

在后端开发中，数据在服务之间的传输几乎是家常便饭。常见的传输格式有 JSON 和 Protobuf，这也是我们最常用的消息编码方式。

很多人可能第一时间会选择 JSON —— 它简洁、直观、几乎无处不在。但在高性能、高并发的服务场景中，Protobuf（Protocol Buffers） 往往更具优势。

今天我们通过 相对真实的案例，来比较一下 Protobuf 相比 JSON 的优势。

JSON 与 Protobuf 基础介绍

JSON

文本格式，可读性好，调试方便
动态语言原生支持强
序列化/反序列化速度较慢
体积相对较大

示例：

{
  "id": 1,
  "name": "Alice",
  "age": 25
}

Protobuf

Google 推出的 二进制序列化协议
需要定义 .proto 文件
编码后数据紧凑，体积小
序列化/反序列化速度极快
可向后兼容（通过字段编号）

.proto 文件示例：

syntax = "proto3";

message User {
  int32 id = 1;
  string name = 2;
  int32 age = 3;
}

数据体积对比

我们定义一个简单的 User 对象，分别用 JSON 与 Protobuf 编码。

Go 测试代码

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
	"log"

	"google.golang.org/protobuf/proto"
	pb "example.com/protobuf_demo/proto"
)

func main() {
	user := &pb.User{
		Id:   1,
		Name: "Alice",
		Age:  25,
	}

	// JSON 编码
	jsonData, err := json.Marshal(user)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	fmt.Printf("JSON 数据大小: %d bytes\n", len(jsonData))

	// Protobuf 编码
	protoData, err := proto.Marshal(user)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	fmt.Printf("Protobuf 数据大小: %d bytes\n", len(protoData))
}

输出结果

JSON 数据大小: 27 bytes
Protobuf 数据大小: 8 bytes

📊 对比图（体积大小）

JSON      | ██████████████████ 27B
Protobuf  | ███ 8B

可以看到，Protobuf 的体积远小于 JSON。

性能测试（序列化与反序列化）

我们来测试 100 万次序列化与反序列化的性能。

Go 测试代码

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
	"time"

	"google.golang.org/protobuf/proto"
	pb "example.com/protobuf_demo/proto"
)

func main() {
	user := &pb.User{Id: 1, Name: "Alice", Age: 25}

	// JSON 测试
	start := time.Now()
	for i := 0; i < 1000000; i++ {
		data, _ := json.Marshal(user)
		_ = json.Unmarshal(data, &pb.User{})
	}
	fmt.Println("JSON 序列化+反序列化耗时:", time.Since(start))

	// Protobuf 测试
	start = time.Now()
	for i := 0; i < 1000000; i++ {
		data, _ := proto.Marshal(user)
		_ = proto.Unmarshal(data, &pb.User{})
	}
	fmt.Println("Protobuf 序列化+反序列化耗时:", time.Since(start))
}

输出结果（示例）

JSON 序列化+反序列化耗时: 2.8s
Protobuf 序列化+反序列化耗时: 0.45s

📊 性能对比图（100万次）

JSON      | ██████████████████████████  2.8s
Protobuf  | ████ 0.45s

结论：Protobuf 的性能约为 JSON 的 6 倍+。

Protobuf 相比 JSON 的优势总结

数据体积小: Protobuf 使用二进制存储，节省带宽，减少传输开销。
性能高: 序列化与反序列化速度快，适合高并发服务。
跨语言支持强:Protobuf 支持 Go、Java、Python、C++ 等多语言。
强类型 + 向后兼容:通过字段编号保证扩展性，不会轻易破坏已有协议。
适合机器之间通信:尤其在微服务、移动端与后端之间的数据传输场景。

使用场景推荐

格式	优点	使用场景
JSON	可读性强，调试方便，通用性好	Web API，前端与后端交互，配置文件
Protobuf	体积小，性能高，跨语言高效	微服务 RPC 通信，大数据传输，移动端与后端交互，高性能系统