几种序列化协议的介绍

旧城等待， 2022-05-12 20:10 315阅读 0赞

### **序列化概述** ###

**1.序列化定义**

*  序列化（serialization）就是将对象序列化为二进制形式（字节数组），一般也将序列化称为编码（Encode），主要用于网络传输、数据持久化等；
 *  反序列化（deserialization）则是将从网络、磁盘等读取的字节数组还原成原始对象，以便后续业务的进行，一般也将反序列化称为解码（Decode），主要用于网络传输对象的解码，以便完成远程调用。

**2.序列化的“鼻祖”**

我知道的第一种序列化协议就是Java默认提供的序列化机制，需要序列化的Java对象只需要实现 Serializable / Externalizable 接口并生成序列化ID，这个类就能够通过 ObjectInput 和 ObjectOutput 序列化和反序列化，若对Java默认的序列化协议不了解，或是遗忘了，请参考：[序列化详解][Link 1]

但是Java默认提供的序列化有很多问题，主要有以下几个缺点：

*  无法跨语言：我认为这对于Java序列化的发展是致命的“失误”，因为Java序列化后的字节数组，其它语言无法进行反序列化。；
 *  序列化后的码流太大:：相对于目前主流的序列化协议，Java序列化后的码流太大；
 *  序列化的性能差：由于Java序列化采用同步阻塞IO，相对于目前主流的序列化协议，它的效率非常差。

**3.影响序列化性能的关键因素**

*  序列化后的码流大小（网络带宽的占用）；
 *  序列化的性能（CPU资源占用）；
 *  是否支持跨语言（异构系统的对接和开发语言切换）。

### **几种流行的序列化协议比较** ###

### **1、XML** ###

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（1）定义：

XML（Extensible Markup Language）是一种常用的序列化和反序列化协议， 它历史悠久，从1998年的1.0版本被广泛使用至今。

（2）优点

*  人机可读性好
 *  可指定元素或特性的名称

（3）缺点

*  序列化数据只包含数据本身以及类的结构，不包括类型标识和程序集信息。
 *  类必须有一个将由 XmlSerializer 序列化的默认构造函数。
 *  只能序列化公共属性和字段
 *  不能序列化方法
 *  文件庞大，文件格式复杂，传输占带宽

（4）使用场景

*  当做配置文件存储数据
 *  实时数据转换

### **2、JSON** ###

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（1）定义：

JSON(JavaScript Object Notation, JS 对象标记) 是一种轻量级的数据交换格式。它基于 ECMAScript (w3c制定的js规范)的一个子集， JSON采用与编程语言无关的文本格式，但是也使用了类C语言（包括C， C++， C\#， Java， JavaScript， Perl， Python等）的习惯，简洁和清晰的层次结构使得 JSON 成为理想的数据交换语言。

（2）优点

*  前后兼容性高
 *  数据格式比较简单，易于读写
 *  序列化后数据较小，可扩展性好，兼容性好
 *  与XML相比，其协议比较简单，解析速度比较快

（3）缺点

*  数据的描述性比XML差
 *  不适合性能要求为ms级别的情况
 *  额外空间开销比较大

（4）适用场景（可替代ＸＭＬ）

*  跨防火墙访问
 *  可调式性要求高的情况
 *  基于Web browser的Ajax请求
 *  传输数据量相对小，实时性要求相对低（例如秒级别）的服务

### **3、Fastjson** ###

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（1）定义

Fastjson是一个Java语言编写的高性能功能完善的JSON库。它采用一种“假定有序快速匹配”的算法，把JSON Parse的性能提升到极致。

（2）优点

*  接口简单易用
 *  目前java语言中最快的json库

（3）缺点

*  过于注重快，而偏离了“标准”及功能性
 *  代码质量不高，文档不全

（4）适用场景

*  协议交互
 *  Web输出
 *  Android客户端

### **4、Thrift** ###

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（1）定义：

Thrift并不仅仅是序列化协议，而是一个RPC框架。它可以让你选择客户端与服务端之间传输通信协议的类别，即文本(text)和二进制(binary)传输协议, 为节约带宽，提供传输效率，一般情况下使用二进制类型的传输协议。

（2）优点

*  序列化后的体积小, 速度快
 *  支持多种语言和丰富的数据类型
 *  对于数据字段的增删具有较强的兼容性
 *  支持二进制压缩编码

（3）缺点

*  使用者较少
 *  跨防火墙访问时，不安全
 *  不具有可读性，调试代码时相对困难
 *  不能与其他传输层协议共同使用（例如HTTP）
 *  无法支持向持久层直接读写数据，即不适合做数据持久化序列化协议

（4）适用场景

*  分布式系统的RPC解决方案

### **5、Avro** ###

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（1）定义：

Avro属于Apache Hadoop的一个子项目。 Avro提供两种序列化格式：JSON格式或者Binary格式。Binary格式在空间开销和解析性能方面可以和Protobuf媲美，Avro的产生解决了JSON的冗长和没有IDL的问题

（2）优点

*  支持丰富的数据类型
 *  简单的动态语言结合功能
 *  具有自我描述属性
 *  提高了数据解析速度
 *  快速可压缩的二进制数据形式
 *  可以实现远程过程调用RPC
 *  支持跨编程语言实现

（3）缺点

*  对于习惯于静态类型语言的用户不直观

（4）适用场景

*  在Hadoop中做Hive、Pig和MapReduce的持久化数据格式

### **6、Protobuf** ###

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（1）定义

protocol buffers 由谷歌开源而来，在谷歌内部久经考验。它将数据结构以.proto文件进行描述，通过代码生成工具可以生成对应数据结构的POJO对象和Protobuf相关的方法和属性。

（2）优点

*  序列化后码流小，性能高
 *  结构化数据存储格式（XML JSON等）
 *  通过标识字段的顺序，可以实现协议的前向兼容
 *  结构化的文档更容易管理和维护

（3）缺点

*  需要依赖于工具生成代码
 *  支持的语言相对较少，官方只支持Java 、C++ 、Python

（4）适用场景

*  对性能要求高的RPC调用
 *  具有良好的跨防火墙的访问属性
 *  适合应用层对象的持久化

### **7、其它** ###

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*  protostuff 基于protobuf协议，但不需要配置proto文件，直接导包即
 *  Jboss marshaling 可以直接序列化java类， 无须实java.io.Serializable接口
 *  Message pack 一个高效的二进制序列化格式
 *  Hessian 采用二进制协议的轻量级remoting onhttp工具
 *  kryo 基于protobuf协议，只支持java语言,需要注册（Registration），然后序列化（Output），反序列化（Input）

### **8、性能对比图解** ###

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**时间**

![这里写图片描述][SouthEast]

**空间**

![这里写图片描述][SouthEast 1]

**分析上图知：**

*  XML序列化（Xstream）无论在性能和简洁性上比较差。
 *  Thrift与Protobuf相比在时空开销方面都有一定的劣势。
 *  Protobuf和Avro在两方面表现都非常优越。

### **9、选型建议** ###

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**不同的场景适用的序列化协议：**

*  对于公司间的系统调用，如果性能要求在100ms以上的服务，基于XML的SOAP协议是一个值得考虑的方案。
 *  基于Web browser的Ajax，以及Mobile app与服务端之间的通讯，JSON协议是首选。对于性能要求不太高，或者以动态类型语言为主，或者传输数据载荷很小的的运用场景，JSON也是非常不错的选择。
 *  对于调试环境比较恶劣的场景，采用JSON或XML能够极大的提高调试效率，降低系统开发成本。
 *  当对性能和简洁性有极高要求的场景，Protobuf，Thrift，Avro之间具有一定的竞争关系。
 *  对于T级别的数据的持久化应用场景，Protobuf和Avro是首要选择。如果持久化后的数据存储在Hadoop子项目里，Avro会是更好的选择。
 *  由于Avro的设计理念偏向于动态类型语言，对于动态语言为主的应用场景，Avro是更好的选择。
 *  对于持久层非Hadoop项目，以静态类型语言为主的应用场景，Protobuf会更符合静态类型语言工程师的开发习惯。
 *  如果需要提供一个完整的RPC解决方案，Thrift是一个好的选择。
 *  如果序列化之后需要支持不同的传输层协议，或者需要跨防火墙访问的高性能场景，Protobuf可以优先考虑。

转自https://blog.csdn.net/baiye\_xing/article/details/73249819

[Link 1]: http://blog.csdn.net/baiye_xing/article/details/71809993
[SouthEast]: /images/20220513/a4fd454726a4434e936fa9259763f577.png
[SouthEast 1]: /images/20220513/c632f95d967747f98ffe7047d327e1c1.png