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== 技术概览 ==

=== IDL模式 ===
与多数RPC框架（如早期的[[Sun RPC]]、[[DCE/RPC|OSF DCE RPC]]及其面向对象衍生品[[CORBA]]和[[DCOM]]）类似，Cap'n Proto使用[[接口描述语言]]（IDL）生成多种编程语言的RPC库，自动处理网络请求、数据类型转换等底层细节。其接口模式采用[[C语言]]风格语法，支持基础数据类型（布尔值、整数、浮点数等）、复合类型（结构体、列表、枚举）以及泛型和动态类型。该框架还支持多重继承等面向对象特性，但因此被批评增加了复杂性。<syntaxhighlight lang="capnp">
@0xa558ef006c0c123; # 手动或自动分配给文件和复合类型的唯一标识符

struct Date @0x5c5a558ef006c0c1 {
  year @0 :Int16;  # @n 标记了字段被添加的顺序
  month @1 :UInt8;
  day @2 :UInt8;
}

struct Contact @0xf032a54bcb3667e0 {
  name @0 :Text;
  birthday @2 :Date; # 字段可以添加到定义中的任何位置，但其编号必须反映它们被添加的顺序

  phones @1 :List(PhoneNumber);

  struct PhoneNumber {  # 没有静态 ID 的复合类型不能被重命名，因为自动生成的 ID 是确定性的
    number @0 :Text;
    type @1 :PhoneType = mobile;  # 默认值

    enum PhoneType {
      mobile @0;
      landline @1;
    }
  }
}
</syntaxhighlight>Cap'n Proto 消息采用[[二进制]]编码，而非[[JSON]]或[[XML]]等文本格式。其设计目标是使存储/网络协议适合作为内存中的格式，从而避免将数据读入/写出内存时的转换步骤。<ref name=":0" group="注">与[[Apache Arrow]]不同，Cap'n Proto的内存值[https://news.ycombinator.com/item?id=14248780 不适合共享可变数据]</ref>例如，数字的表示（[[字节序]]）采用主流CPU架构的表示方式。当内存中的数据格式与网络传输协议格式相匹配时，Cap'n Proto 在创建或读取消息时就可以[[零拷贝|避免复制和编码数据]]，而是直接[[指针 (计算机编程)|指向]]内存中值的位置。Cap'n Proto 还支持数据的随机访问，这意味着无需读取整个消息即可读取任何字段。

与其他二进制序列化协议（如 [[Fast Infoset|XMI]]）不同，Cap'n Proto 认为在 RPC 层面进行细粒度的[[数据确认|数据验证]]是一种[[wikt:anti-feature|反模式]]，会限制协议的[[模式演化|演进]]能力。这一观点源于在谷歌的经验，在那里即使只是将字段从''必填''改为''可选''也会导致复杂的运维故障。<ref name=":1" group="注">必填字段标记在[https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto3 Protocol Buffers 3]中已移除</ref>Cap'n Proto 模式被设计为尽可能灵活，并将数据验证推至应用层完成，允许任意重命名字段、添加新字段以及使具体类型泛型化。然而，Cap'n Proto 在首次[[变异子与访问子|访问]]值时确实会验证指针边界并对单个值进行类型检查。

强制执行复杂的模式约束还会带来显著的开销，<ref group="注">''假设数据已经分配''（例如在网络缓冲区中、从磁盘读取），访问复杂度变为 [[大O符号|O(1)]]。额外的序列化/反序列化步骤（如检查值所需）会将性能限制在 O(n)。</ref> 抵消了重用内存数据结构的优势，并阻碍了对数据的随机访问。 Cap'n Proto 协议理论上适合通过不可变共享内存实现非常快速的[[进程间通信]]（IPC），但截至 2020 年 10 月，尚无实现支持通过共享内存传递数据。尽管如此，Cap'n Proto 通常仍被认为比[[Protocol Buffers]]及类似的 RPC 库更快。

=== 网络特性 ===
Cap'n Proto RPC具备网络感知能力：支持连接中断处理和[[Future与promise|承诺流水线]]（将函数输出直接作为另一函数的输入），这为客户端省去了每次连续调用服务器所需的往返通信，而无需为每个可能的调用图提供专用 API。Cap'n Proto 当前支持基于TLS的传输，未来计划集成[[Noise Protocol Framework]]。作为传输层无关协议，其主线实现支持WebSockets、HTTP、TCP和UDP。

=== 能力安全 ===
Cap'n Proto RPC 标准 拥有一个丰富的能力安全模型，该模型基于[[E语言|E]] [[E语言|编程语言]]所使用的 CapTP 协议。截至 2020 年 10 月，其参考实现仅支持第 2 级。