ProtoEditor - 如何在Unity中实现一个Protobuf通信协议类编辑器

Posted 2023-03-29 CoderZ1010

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ProtoEditor - 如何在Unity中实现一个Protobuf通信协议类编辑器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

简介
- Protobuf 语法规则
- Proto Editor
实现

简介

在Socket网络编程中，假如使用Protobuf作为网络通信协议，需要了解Protobuf语法规则、编写.proto文件并通过编译指令将.proto文件转化为.cs脚本文件，本文介绍如何在Unity中实现一个编辑器工具来使开发人员不再需要关注这些语法规则、编译指令，以及更便捷的编辑和修改.proto文件内容。工具已上传至SKFramework框架Package Manager中：

SKFramework PackageManager

Protobuf 语法规则

在介绍工具之前先简单介绍protobuf的语法规则，以便更好的理解工具的作用，下面是一个proto文件的示例：

message AvatarProperty

    required string userId = 1;
    required float posX = 2;
    required float posY = 3;
    required float posZ = 4;
    required float rotX = 5;
    required float rotY = 6;
    required float rotZ = 7;
    required float speed = 8;

类通过message来声明，后面是类的命名
字段修饰符包含三种类型：
- required : 不可增加或删除的字段，必须初始化
- optional : 可选字段，可删除，可以不初始化
- repeated : 可重复字段(对应C#里面的List)
与C#的字段类型对应关系如下，查阅自官网

.proto Type	C# Type	Notes
double	double
float	float
int32	int	Uses variable-length encoding. Inefficient for encoding negative numbers – if your field is likely to have negative values, use sint32 instead.
int64	long	Uses variable-length encoding. Inefficient for encoding negative numbers – if your field is likely to have negative values, use sint64 instead.
uint32	uint	Uses variable-length encoding.
uint64	ulong	Uses variable-length encoding.
sint32	int	Uses variable-length encoding. Signed int value. These more efficiently encode negative numbers than regular int32s.
sint64	long	Uses variable-length encoding. Signed int value. These more efficiently encode negative numbers than regular int64s.
fixed32	uint	Always four bytes. More efficient than uint32 if values are often greater than 2²⁸.
fixed64	ulong	Always eight bytes. More efficient than uint64 if values are often greater than 2⁵⁶.
sfixed32	int	Always four bytes.
sfixed64	long	Always eight bytes.
bool	bool
string	string	A string must always contain UTF-8 encoded or 7-bit ASCII text, and cannot be longer than 2³².
bytes	ByteString	May contain any arbitrary sequence of bytes no longer than 2³².

标识号：示例中的1-8表示每个字段的标识号，并不是赋值。

每个字段都有唯一的标识号，这些标识符是用来在消息的二进制格式中识别各个字段的。[1,15]之内的标识号在编码的时候会占用一个字节。[16,2047]之内的标识号则占用2个字节。所以应该为那些频繁出现的消息元素保留[1,15]之内的标识号。注：要为将来有可能添加的、频繁出现的标识号预留一些标识号，不可以使用其中的[19000-19999]标识号，Protobuf协议实现中对这些进行了预留。

Proto Editor

如图所示，工具包含以下功能：

New、Clear Message：增加、删除message类；

New、Clear Message

增加、删除、编辑fields字段（修饰符、类型、命名、分配标识号）；

增删字段

Import、Export Json File：导入、导出json文件（假如要修改一个已有的通信协议类，导入之前导出的Json文件再次编辑即可）；

Import Json File

Generate Proto File：生成.proto文件；
Create .bat：生成.bat文件（不再需要手动编辑编译指令）。

生成的.proto & .bat文件

实现

创建窗口

继承Editor Window编辑器窗口类；
Menu Item添加打开窗口的菜单；

public class ProtoEditor : EditorWindow

    [MenuItem("Multiplayer/Proto Editor")]
    public static void Open()
    
        GetWindow<ProtoEditor>("Proto Editor").Show();

定义类、字段

/// <summary>
/// 类
/// </summary>
public class Message

    /// <summary>
    /// 类名
    /// </summary>
    public string name = "New Message";
    /// <summary>
    /// 所有字段
    /// </summary>
    public List<Fields> fieldsList = new List<Fields>(0);

/// <summary>
/// 字段
/// </summary>
public class Fields

    public ModifierType modifier;
    public FieldsType type;
    public string typeName;
    public string name;
    public int flag;

Modifer Type：修饰符类型

/// <summary>
/// 修饰符类型
/// </summary>
public enum ModifierType

    /// <summary>
    /// 必需字段
    /// </summary>
    Required,
    /// <summary>
    /// 可选字段
    /// </summary>
    Optional,
    /// <summary>
    /// 可重复字段
    /// </summary>
    Repeated

Fields Type：字段类型

这里只定义了我常用的几种类型，Custom用于自定义类型：

/// <summary>
/// 字段类型
/// </summary>
public enum FieldsType

    Double,
    Float,
    Int,
    Long,
    Bool,
    String,
    Custom,

增删类

声明一个列表存储所有类

//存储所有类
private List<Message> messages = new List<Message>();

声明一个字典用于存储折叠栏状态（每个类可折叠查看）

//字段存储折叠状态
private readonly Dictionary<Message, bool> foldoutDic = new Dictionary<Message, bool>();

插入、删除

//滚动视图
scroll = GUILayout.BeginScrollView(scroll);
for (int i = 0; i < messages.Count; i++)

    var message = messages[i];

    GUILayout.BeginHorizontal();
    foldoutDic[message] = EditorGUILayout.Foldout(foldoutDic[message], message.name, true);
    //插入新类
    if (GUILayout.Button("+", GUILayout.Width(20f)))
    
        Message insertMessage = new Message();
        messages.Insert(i + 1, insertMessage);
        foldoutDic.Add(insertMessage, true);
        Repaint();
        return;
    
    //删除该类
    if (GUILayout.Button("-", GUILayout.Width(20f)))
    
        messages.Remove(message);
        foldoutDic.Remove(message);
        Repaint();
        return;
    
    GUILayout.EndHorizontal();

GUILayout.EndScrollView();

底部新增、清空菜单：

GUILayout.BeginHorizontal();
//创建新的类
if (GUILayout.Button("New Message"))

    Message message = new Message();
    messages.Add(message);
    foldoutDic.Add(message, true);

//清空所有类
if (GUILayout.Button("Clear Messages"))

    //确认弹窗
    if (EditorUtility.DisplayDialog("Confirm", "是否确认清空所有类型？", "确认", "取消"))
    
        //清空
        messages.Clear();
        foldoutDic.Clear();
        //重新绘制
        Repaint();
    

GUILayout.EndHorizontal();

编辑字段

折叠栏为打开状态时，绘制该类具体的字段：

//如果折叠栏为打开状态 绘制具体字段内容
if (foldoutDic[message])

    //编辑类名
    message.name = EditorGUILayout.TextField("Name", message.name);
    //字段数量为0 提供按钮创建
    if (message.fieldsList.Count == 0)
    
        if (GUILayout.Button("New Field"))
        
            message.fieldsList.Add(new Fields(1));
        
    
    else
    
        for (int j = 0; j < message.fieldsList.Count; j++)
        
            var item = message.fieldsList[j];
            GUILayout.BeginHorizontal();
            //修饰符类型
            item.modifier = (ModifierType)EditorGUILayout.EnumPopup(item.modifier);
            //字段类型
            item.type = (FieldsType)EditorGUILayout.EnumPopup(item.type);
            if (item.type == FieldsType.Custom)
            
                item.typeName = GUILayout.TextField(item.typeName);
            
            //编辑字段名
            item.name = EditorGUILayout.TextField(item.name);
            GUILayout.Label("=", GUILayout.Width(15f));
            //分配标识号
            item.flag = EditorGUILayout.IntField(item.flag, GUILayout.Width(50f));
            //插入新字段
            if (GUILayout.Button("+", GUILayout.Width(20f)))
            
                message.fieldsList.Insert(j + 1, new Fields(message.fieldsList.Count + 1));
                Repaint();
                return;
            
            //删除该字段
            if (GUILayout.Button("-", GUILayout.Width(20f)))
            
                message.fieldsList.Remove(item);
                Repaint();
                return;
            
            GUILayout.EndHorizontal();

导入、导出Json文件

导出Json文件以及生成Proto文件之前都需要判断当前的编辑是否有效，从以下几个方面判断：
- proto file name：文件名编辑是否输入为空；
- message name：类名编辑是否输入为空；
- 自定义字段类型时，是否输入为空；
- 标识号是否唯一。

为Message、Fields类添加有效性判断函数：

/// <summary>
/// 类
/// </summary>
public class Message

    /// <summary>
    /// 类名
    /// </summary>
    public string name = "New Message";
    /// <summary>
    /// 所有字段
    /// </summary>
    public List<Fields> fieldsList = new List<Fields>(0);

    public bool IsValid()
    
        bool flag = !string.IsNullOrEmpty(name);
        for (int i = 0; i < fieldsList.Count; i++)
        
            flag &= fieldsList[i].IsValid();
            if (!flag) return false;
            for (int j = 0; j < fieldsList.Count; j++)
            
                if (i != j)
                
                    flag &= fieldsList[i].flag != fieldsList[j].flag;
                
                if (!flag) return false;
            
        
        return flag;
    

/// <summary>
/// 字段
/// </summary>
public class Fields

    public ModifierType modifier;
    public FieldsType type;
    public string typeName;
    public string name;
    public int flag;

    public Fields()  

    public Fields(int flag)
    
        modifier = ModifierType.Required;
        type = FieldsType.String;
        name = "FieldsName";
        typeName = "FieldsType";
        this.flag = flag;
    

    public bool IsValid()
    
        return type != FieldsType.Custom || (type == FieldsType.Custom && !string.IsNullOrEmpty(typeName));

最终编辑有效性判断：

//编辑的内容是否有效
private bool ContentIsValid()

    bool flag = !string.IsNullOrEmpty(fileName);
    flag &= messages.Count > 0;
    for (int i = 0; i < messages.Count; i++)
    
        flag &= messages[i].IsValid();
        if (!flag) break;
    
    return flag;

导入、导出Json：


GUILayout.BeginHorizontal();
//导出Json
if (GUILayout.Button("Export Json File"))

    if (!ContentIsValid())
    
        EditorUtility.DisplayDialog("Error", "请按以下内容逐项检查：\\r\\n1.proto File Name是否为空\\r\\n2.message类名是否为空\\r\\n" +
            "3.字段类型为自定义时 是否填写了类型名称\\r\\n4.标识号是否唯一", "ok");
    
    else
    
        //文件夹路径
        string dirPath = Application.dataPath + workspacePath;
        //文件夹不存在则创建
        if (!Directory.Exists(dirPath))
            Directory.CreateDirectory(dirPath);
        //json文件路径
        string filePath = dirPath + "/" + fileName + ".json";
        if (EditorUtility.DisplayDialog("Confirm", "是否保存当前编辑内容到" + filePath, "确认", "取消"))
        
            //序列化
            string json = JsonMapper.ToJson(messages);
            //写入
            File.WriteAllText(filePath, json);
            //刷新
            AssetDatabase.Refresh();
        
    

//导入Json
if (GUILayout.Button("Import Json File"))

    //选择json文件路径
    string filePath = EditorUtility.OpenFilePanel("Import Json File", Application.dataPath + workspacePath, "json");
    //判断路径有效性
    if (File.Exists(filePath))
    
        //读取json内容
        string json = File.ReadAllText(filePath);
        //清空
        messages.Clear();
        foldoutDic.Clear();
        //反序列化
        messages = JsonMapper.ToObject<List<Message>>(json);
        //填充字典
        for (int i = 0; i < messages.Count; i++)
        
            foldoutDic.Add(messages[i], true);
        
        //文件名称
        FileInfo fileInfo = new FileInfo(filePath);
        fileName = fileInfo.Name.Replace(".json", "");
        //重新绘制
        Repaint();
        return;
    

GUILayout.EndHorizontal();

生成.proto文件

主要是字符串拼接工作：

//生成proto文件
if (GUILayout.Button("Generate Proto File"))

    if (!ContentIsValid())
    
        EditorUtility.DisplayDialog("Error", "请按以下内容逐项检查：\\r\\n1.proto File Name是否为空\\r\\n2.message类名是否为空\\r\\n" +
            "3.字段类型为自定义时 是否填写了类型名称\\r\\n4.标识号是否唯一", "ok");
    
    else
    
        string protoFilePath = EditorUtility.SaveFilePanel("Generate Proto File", Application.dataPath, fileName, "proto");
        if (!string.IsNullOrEmpty(protoFilePath))
        
            StringBuilder protoContent = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < messages.Count; i++)
            
                var message = messages[i];
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.Append("message " + message.name + "\\r\\n" + "\\r\\n");
                for (int n = 0; n < message.fieldsList.Count; n++)
                
                    var field = message.fieldsList[n]
public TrailRenderer m_CollectTrail = null;


#if UNITY_EDITOR
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            if (!m_PointDown)
            {
                m_PointDown = true;
                m_CollectTrail.Clear();
                m_CollectTrail.gameObject.SetActive(true);
            }
        }
        else if (Input.GetMouseButtonUp(0))
        {
            if (m_PointDown)
            {
                m_PointDown = false;
                m_CollectTrail.gameObject.SetActive(false);
            }
        }
#else
        if (Input.touchCount > 0)
        {
            if (!m_CollectTrail.gameObject.activeSelf)
            {
                m_CollectTrail.Clear();
                m_CollectTrail.gameObject.SetActive(true);
            }
        }
        else
        {
            if (m_CollectTrail.gameObject.activeSelf)
            {
                m_CollectTrail.gameObject.SetActive(false);
            }
        }
#endif

        // Update trail position.
        if (m_CollectTrail.gameObject.activeSelf)
        {
            var screenPos = (Application.isMobilePlatform && (Input.touchCount > 0)) ? (Vector3)(Input.GetTouch(0).position) : Input.mousePosition;
            var worldPos = Camera.main.ScreenToWorldPoint(screenPos);
            worldPos.z = 0.0f;
            m_CollectTrail.transform.position = worldPos;
        }
    }