《MMO 服务器开发》4.3 基准：JSON、MessagePack、Protobuf 与扁平化协议

// file: internal/codec/flat.go
// tier: L1
// verify: go test ./internal/codec/
package codec

// FlatSize 是定长扁平化编码的固定字节数：8 + 4*4 + 8 = 32。
const FlatSize = 8 + 4*4 + 8

// EncodeFlat 用纯定长编码：每个字段占满类型宽度，无 varint、无前缀。
// 它是 4.3 里「扁平化协议」基准的样本：编解码都是固定偏移拷贝，最快，
// 但小数值也照占满，报文更胖。
func (m MoveNotify) EncodeFlat() []byte {
	w := NewWriter(FlatSize)
	w.PutUint64(m.PlayerID)
	w.PutFloat32(m.X)
	w.PutFloat32(m.Y)
	w.PutFloat32(m.Z)
	w.PutFloat32(m.Speed)
	w.PutUint64(m.Timestamp)
	return w.Bytes()
}

// DecodeFlat 解析 EncodeFlat 的产物。字段偏移固定，连循环都不用。
func DecodeFlat(b []byte) (MoveNotify, error) {
	var m MoveNotify
	r := NewReader(b)
	var err error
	if m.PlayerID, err = r.GetUint64(); err != nil {
		return m, err
	}
	if m.X, err = r.GetFloat32(); err != nil {
		return m, err
	}
	if m.Y, err = r.GetFloat32(); err != nil {
		return m, err
	}
	if m.Z, err = r.GetFloat32(); err != nil {
		return m, err
	}
	if m.Speed, err = r.GetFloat32(); err != nil {
		return m, err
	}
	if m.Timestamp, err = r.GetUint64(); err != nil {
		return m, err
	}
	return m, nil
}

// file: internal/codec/bench_test.go
// tier: B
// verify: go test ./internal/codec/ -bench . -benchmem -count=5
package codec

import (
	"encoding/json"
	"testing"
)

// 基准样本：一个中位数的移动通知。PlayerID 是 48 位雪花 ID，
// 时间戳是当前毫秒量级（约 2^40），三个坐标是常见的地图内坐标。
var benchMove = MoveNotify{
	PlayerID:  0x2B3C4D5E6F,
	X:         1234.5,
	Y:         678.25,
	Z:         12.75,
	Speed:     5.5,
	Timestamp: 1_750_000_000_000,
}

// 包级 sink：把结果写出去，防止编译器把整个编码过程优化掉。
var (
	sinkBytes []byte
	sinkMove  MoveNotify
)

// ---------- encoding/json（标准库，反射 + 自描述） ----------

func BenchmarkJSONEncode(b *testing.B) {
	b.ReportAllocs()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		out, err := json.Marshal(benchMove)
		if err != nil {
			b.Fatal(err)
		}
		sinkBytes = out
	}
}

func BenchmarkJSONDecode(b *testing.B) {
	raw, _ := json.Marshal(benchMove)
	b.ReportAllocs()
	b.ResetTimer()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		var m MoveNotify
		if err := json.Unmarshal(raw, &m); err != nil {
			b.Fatal(err)
		}
		sinkMove = m
	}
}

// ---------- 手写扁平化协议（定长，无字段名无分隔符） ----------

func BenchmarkFlatEncode(b *testing.B) {
	b.ReportAllocs()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sinkBytes = benchMove.EncodeFlat()
	}
}

func BenchmarkFlatDecode(b *testing.B) {
	raw := benchMove.EncodeFlat()
	b.ReportAllocs()
	b.ResetTimer()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		m, err := DecodeFlat(raw)
		if err != nil {
			b.Fatal(err)
		}
		sinkMove = m
	}
}

// ---------- 手写 varint 二进制（4.1 的 Encode/Decode） ----------

func BenchmarkVarintEncode(b *testing.B) {
	b.ReportAllocs()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		sinkBytes = benchMove.Encode()
	}
}

func BenchmarkVarintDecode(b *testing.B) {
	raw := benchMove.Encode()
	b.ReportAllocs()
	b.ResetTimer()
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		m, err := DecodeMoveNotify(raw)
		if err != nil {
			b.Fatal(err)
		}
		sinkMove = m
	}
}

// 顺带量一下三种编码的报文尺寸，供正文表格的「字节数」列引用。
func TestSizes(t *testing.T) {
	js, _ := json.Marshal(benchMove)
	t.Logf("json=%d flat=%d varint=%d",
		len(js), len(benchMove.EncodeFlat()), len(benchMove.Encode()))
}

$ go test ./internal/codec/ -bench . -benchmem -count=5 -run '^$'
BenchmarkJSONEncode-10      3922082    295.8 ns/op    128 B/op    2 allocs/op
BenchmarkJSONDecode-10      1000000   1137.0 ns/op    248 B/op    5 allocs/op
BenchmarkFlatEncode-10     73452709     16.7 ns/op     32 B/op    1 allocs/op
BenchmarkFlatDecode-10     89234258     14.1 ns/op      0 B/op    0 allocs/op
BenchmarkVarintEncode-10   27764360     45.2 ns/op     64 B/op    1 allocs/op
BenchmarkVarintDecode-10   55300071     22.0 ns/op      0 B/op    0 allocs/op