Protobuf 性能测试¶

zerodep protobuf（纯 Python）与 google-protobuf（C/upb 扩展）的同类对比性能测试。

测试环境

实现对比¶

实现	文件/包	说明
zerodep	`protobuf.py`	纯 Python proto3 编解码器，使用 dataclass 定义消息
google-protobuf	（参考库）	Google 官方 protobuf 库，带 C/upb 加速

标签	说明
小型	3 个字段：string + int32 + bool
中型	5 个字段：uint64 + string + double + repeated[str] (4) + repeated[int32] (100)
大型	6 个字段：uint64 + string + 50 个嵌套消息 + map[str,str] (20) + repeated[double] (100) + bool

消息规模	zerodep	google-protobuf	倍数
小型	2.5 μs	0.2 μs	慢 11x
中型	27.6 μs	0.4 μs	慢 67x
大型	161.0 μs	2.4 μs	慢 66x

消息规模	zerodep	google-protobuf	倍数
小型	7.3 μs	0.5 μs	慢 15x
中型	61.6 μs	1.0 μs	慢 59x
大型	481.8 μs	4.8 μs	慢 101x

消息规模	zerodep	google-protobuf	倍数
小型	10.0 μs	0.7 μs	慢 14x
中型	89.3 μs	1.4 μs	慢 64x
大型	643.4 μs	7.3 μs	慢 88x

操作	耗时
`to_dict()`	192.6 μs
`from_dict()`	244.9 μs

google-protobuf 快 11-101 倍 -- 这是预期结果，因为它使用编译的 C/upb 后端，而 zerodep 是纯 Python 实现。差距随消息复杂度增大。
解码差距相对较小 -- zerodep 解码差距（15-101x）与编码差距（11-67x）相近，编码在近期版本中得到了更积极的优化。
zerodep 面向不同的使用场景 -- 其核心优势是零依赖、无 protoc、无 .proto 文件、无 C 扩展、单文件即用。适用于：
- 配置和元数据交换（低频操作）
- CLI 工具、脚本和原型开发
- 无法使用 C 扩展的环境
- 需要 proto3 线格式兼容但不想引入构建工具链的项目
小型消息编码约 2.5 μs -- 在高吞吐量下（约 400K ops/s）可处理每请求元数据或 RPC 头部。
字典转换无 google 等价物 -- to_dict() / from_dict() 提供 JSON 友好的序列化，无需 MessageToDict 开销。
byte_size() 无需序列化 -- 计算序列化消息大小而不分配 bytes，适用于协议帧长度计算和缓冲区预分配。

pip install pytest pytest-benchmark protobuf
pytest protobuf/test_protobuf_benchmark.py --benchmark-only -v