本文检查并比较了数据序列化和反序列化方法/格式：JSON、Buffers（自定义二进制协议）、Protobuf 和 MessagePack，并提供有关如何实现它们的指导。 （最后的性能基准）
这是发送消息的最常见方法是 JSON。将数据编码为字符串，以便可以通过 Websocket 消息传递并将其解析回来。
ws.send(JSON.stringify({greeting: "Hello World"]}))
ws.on("message", (message) => {
const data = JSON.parse(message);
console.log(data)
})
自定义二进制协议是序列化和反序列化数据的轻量级自定义实现。当速度、性能和低延迟至关重要时，通常使用它，例如在线多人游戏以及更多（或者如果您想优化您的应用程序）。在构建自定义二进制协议时，您使用缓冲区和二进制文件，这可能很难实现，但是如果您了解缓冲区和二进制文件，那么应该没问题。
const encoder = new TextEncoder();
const decoder = new TextDecoder();
function binary(text, num) {
const messageBytes = encoder.encode(text);
// array buffers cannot store strings, so you must encode
// the text first into an array of binary values
// e.g. "Hello World!" -> [72, 101, 108, 108, 111, 32, 87, 111, 114, 108, 100, 33]
const buffer = new ArrayBuffer(1 + messageBytes.length);
// when creating array buffers,
//you must predetermine the size of your array buffer
const view = new DataView(buffer);
// create a view to interact with the buffer
view.setUint8(0, num);
const byteArray = new Uint8Array(buffer);
byteArray.set(messageBytes, 1);
return buffer;
}
ws.on("open", () => {
const msg = binary("Hello World!", 123);
ws.send(msg);
})
ws.on("message", (message) => {
const buffer = message.buffer;
const view = new DataView(buffer);
const num = view.getUint8(0);
const textLength = buffer.byteLength - 1
const textBytes = new Uint8Array(buffer, 1, textLength);
const text = decoder.decode(textBytes);
console.log(text, num);
});
此函数序列化两个属性，一个是文本，另一个是数字到数组缓冲区。
在此代码示例中，我使用 protobuf.js，protobufs 的 JavaScript 实现。我使用反射在运行时生成 protobuf 代码。您还可以静态生成代码，但根据 protobuf.js wiki，它对性能没有影响，但是它确实更快地加载 protobuf 代码，但这根本不会影响发送 websocket 消息时的性能。
syntax = "proto3";
message TestMessage {
string text = 1;
uint32 num = 2;
}
import protobuf from "protobufjs";
const ws = new Websocket("ws://localhost:3000");
ws.binaryType = "arraybuffer";
protobuf.load("testmessage.proto", function (err, root) {
if (err)
throw err;
if (root === undefined) return;
const TestMessage = root.lookupType("TestMessage")
ws.on("open", () => {
const message = TestMessage.create({text: "Hello World!", num: 12345});
const buffer = TestMessage.encode(message).finish();
ws.send(buffer);
});
ws.on("message", (msg) => {
const buffer = new Uint8Array(msg);
const data = TestMessage.decode(buffer);
console.log(data.text);
console.log(data.num);
});
})
import { encode, decode } from "@msgpack/msgpack";
ws.binaryType = "arraybuffer"
ws.on("open", () => {
const msg = encode({"Hello World!", 123});
ws.send(msg);
})
ws.on("message", (msg) => {
const data = decode(msg);
console.log(data);
})
为了比较每种数据序列化格式/方法的性能，我编写了一个基准测试来衡量通过Websockets发送数据时的性能。
我已将基准测试分为不同的组。
小数据输入
中等数据输入
大数据输入
这是为了衡量这些数据序列化在不同数据大小上的性能。我还记录了每组序列化、反序列化和总时间的表现。我为每组运行了 5 次精确基准测试并计算平均值以确保这些测试的可靠性。
基准测试以 100,000 次迭代的方式发送 Websocket 消息。代码是用Bun.js
编写的这些基准测试是在完成时间（毫秒）内记录的，因此 越小越好。
ws.send(JSON.stringify({greeting: "Hello World"]}))
ws.on("message", (message) => {
const data = JSON.parse(message);
console.log(data)
})
| Method | Byte size (bytes) |
|---|---|
| JSON | 33 |
| Custom Binary Protocol | 13 |
| Protobuf | 17 |
| MessagePack | 24 |
const encoder = new TextEncoder();
const decoder = new TextDecoder();
function binary(text, num) {
const messageBytes = encoder.encode(text);
// array buffers cannot store strings, so you must encode
// the text first into an array of binary values
// e.g. "Hello World!" -> [72, 101, 108, 108, 111, 32, 87, 111, 114, 108, 100, 33]
const buffer = new ArrayBuffer(1 + messageBytes.length);
// when creating array buffers,
//you must predetermine the size of your array buffer
const view = new DataView(buffer);
// create a view to interact with the buffer
view.setUint8(0, num);
const byteArray = new Uint8Array(buffer);
byteArray.set(messageBytes, 1);
return buffer;
}
ws.on("open", () => {
const msg = binary("Hello World!", 123);
ws.send(msg);
})
ws.on("message", (message) => {
const buffer = message.buffer;
const view = new DataView(buffer);
const num = view.getUint8(0);
const textLength = buffer.byteLength - 1
const textBytes = new Uint8Array(buffer, 1, textLength);
const text = decoder.decode(textBytes);
console.log(text, num);
});
| Method | Byte size (bytes) |
|---|---|
| JSON | 117 |
| Custom Binary Protocol | 70 |
| Protobuf | 75 |
| MessagePack | 102 |
syntax = "proto3";
message TestMessage {
string text = 1;
uint32 num = 2;
}
| Method | Byte size (bytes) |
|---|---|
| JSON | 329 |
| Custom Binary Protocol | 220 |
| Protobuf | 229 |
| MessagePack | 277 |
MessagePack 在发送了大约 6600 条消息时突然停止工作。
在所有基准测试中，自定义二进制协议 总时间最快，并且在序列化时具有最小/最高效的字节大小消息。然而，性能差异是显着的。
令人惊讶的是，JSON 的的序列化时间 明显快于 的序列化 自定义二进制协议。这可能是因为 JSON.stringify() 是使用 Node 实现的原生 c 以及使用 Bun 实现的原生 zig。使用 Node 时结果也可能会有所不同，因为使用 Bun 的 JSON.stringify() 比 Node 快 3.5 倍。
MessagePack 可能会更快，因为在此基准测试中，我使用了官方的 javascript MessagePack 实现。还有其他可能更快的 MessagePack 实现，例如 MessagePackr。
感谢您的阅读！
基准（用打字稿编写）：https://github.com/nate10j/buffer-vs-json-websocket-benchmark.git
在 Google 表格中查看结果。
以上是Websockets 的 JSON、Buffer/自定义二进制协议、Protobuf 和 MessagePack 的性能分析的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！
