Java对象序列化详解

女爷i 2022-09-25 02:22 133阅读 0赞

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# 写在前面  #

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Java对象是在JVM中生成的，如果需要远程传输或保存到硬盘上，就需要将Java对象转换成可传输的文件流。  
市面上目前有的几种转换方式：

*  **1. 利用Java的序列化功能序列成字节**（字节流）也就是接下来要讲的。一般是需要加密传输时才用。
 *  **2. 将对象包装成JSON字符串**（字符流）  
    转Json工具有Jackson、FastJson或者GJson，它们各有优缺点：
    
     *  **JackSon**：Map、List的转换可能会出现问题。转复杂类型的Bean时，转换的Json格式不是标准的Json格式。适合处理 大文本Json。
     *  **FastJosn**：速度最快。将复杂类型的Bean转换成Json可能会有问题：引用类型如果没有引用被出错。适合对性能有要求的场景。
     *  **GJson**：功能最全，可以将复杂的Bean和Json字符串进行互转。性能上面比FastJson有所差距。适合处理小文本Json，和对于数据正确性有要求的场景。
 *  **3. protoBuf工具**(二进制)  
    性能好，效率高，字节数很小，网络传输节省IO。但二进制格式可读性差。

# 一、定义  #

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**序列化**：把Java对象转换为字节序列的过程。  
　　  
　　**反序列化**：把字节序列恢复为Java对象的过程。

# 二、用途  #

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*  把对象的字节序列永久地保存到硬盘上，通常存放在一个文件中；（**持久化对象**）
 *  在网络上传送对象的字节序列。（**网络传输对象**）  
    　　  
    　　Java平台允许我们在内存中创建可复用的Java对象，但只有当JVM（Java虚拟机）处于运行时，这些对象才可能存在，也就是这些对象的生命周期不会比JVM的生命周期更长。但在现实应用中，就可能要求在JVM停止运行之后能够保存指定的对象(持久化对象)，并在将来重新读取被保存的对象。  
    　　　　  
    　　网络通信时，无论是何种类型的数据，都会转成字节序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列，才能在网络上传送；接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

# 三、实现  #

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实现了如下两个接口之一的类的对象才能被序列化：  
　　  
　　1） Serializable  
　　  
　　2） Externalizable

**序列化**：ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。

**反序化**：ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。

注：使用writeObject() 和readObject()方法的对象必须已经被序列化

# 四、serialVersionUID  #

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如果serialVersionUID没有显式生成，系统就会自动生成一个。此时，如果在序列化后我们将该类作添加或减少一个字段等的操作，系统在反序列化时会重新生成一个serialVersionUID然后去和已经序列化的对象进行比较，就会报序列号版本不一致的错误。为了避免这种问题， 一般系统都会要求实现serialiable接口的类显式的生明一个serialVersionUID。

所以显式定义serialVersionUID有如下两种用途：  
　　　1、 希望类的不同版本对序列化兼容时，需要确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID；  
　　　2、 不希望类的不同版本对序列化兼容时，需要确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID。

# 五、序列化机制算法 #

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1. 所有保存到磁盘中的对象都有一个序列化编号  
　　  
　　2. 当程序试图序列化一个对象时，程序先检查该对象是否已经被序列化过。如果从未被序列化过，系统就会将该对象转换成字节序列并输出；如果已经序列化过，将直接输出一个序列化编号。

# 六、示例 #

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要被序列化的对象对应的类的代码：

public class Person implements Serializable {  
    	 
        private String name = null;  
     
        private Integer age = null;   
        
        public Person(){
    		System.out.println("无参构造");
    	}
        public Person(String name, Integer age) {  
            this.name = name;  
            this.age = age;  
        }  
    	//getter setter方法省略...
        @Override 
        public String toString() {  
            return "[" + name + ", " + age+"]";  
        }  
    }

MySerilizable 是一个简单的序列化程序，它先将一个Person对象保存到文件person.txt中，然后再从该文件中读出被存储的Person对象，并打印该对象。

public class MySerilizable {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            File file = new File("person.txt");  
     
            //序列化持久化对象
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
            Person person = new Person("Peter", 27);  
            out.writeObject(person);  
            out.close();  
     
            //反序列化，并得到对象
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
            Object newPerson = in.readObject(); // 没有强制转换到Person类型  
            in.close();  
            System.out.println(newPerson);  
        }  
    }

输出结果：

[Peter, 27]

结果没有打印“无参构造”，说明反序列化机制无需通过构造器来初始Java对象。  
　　注：  
　　  
　　1.） 反序列化读取的仅仅是Java对象的数据，而不是Java类，所以在反序列化时必须提供该Java对象所属类的class文件（这里是Person.class），否则会引发ClassNotFoundException异常。  
　　  
　　2）.当重新读取被保存的Person对象时，并没有调用Person的任何构造器，说明反序列化机制无须通过构造器来初始化对象。

# 七、选择序列化 #

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## **transient** ##

当对某个对象进行序列化时，系统会自动将该对象的所有属性依次进行序列化，如果某个属性引用到别一个对象，则被引用的对象也会被序列化。如果被引用的对象的属性也引用了其他对象，则被引用的对象也会被序列化。 这就是递归序列化。

有时候，我们并不希望出现递归序列化，或是某个存敏感信息（如银行密码）的属性不被序列化，我们就可通过**transient**关键字修饰该属性来阻止被序列化。

将上面的Person类的age属性用transient修饰：

transient private Integer age = null;

再去执行MySerilizable的结果为：

[Peter, null] //返序列化时没有值，说明age字段未被序列化

## **writeObject()方法与readObject()方法** ##

使用transient关键字阻止序列化虽然简单方便，但被它修饰的属性被完全隔离在序列化机制之外，导致了在反序列化时无法获取该属性的值，而通过在需要序列化的对象的Java类里加入writeObject()方法与readObject()方法可以控制如何序列化各属性，甚至完全不序列化某些属性（此时就transient一样）。  
　　  
　　如果我们想要上面的Person类里的name属性在序列化后存在文件里不让别人知道具体是什么（加密），我们就可在Person类里加如下代码：

//自定义序列化
     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {      	
        // out.defaultWriteObject();  // 将当前类的非静态和非瞬态字段写入此流。
        //如果不写，如果还有其他字段，则不会被序列化
        
     	out.writeObject(new StringBuffer(name).reverse());
     	 //将name简单加密（反转），这样别人就知道是怎么回事，当然实际应用不可能这样加密。
     	 
         out.writeInt(age);  
     }  
    
    //反序列化
     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {  
     	//in.defaultReadObject();// 从此流读取当前类的非静态和非瞬态字段。
     	//如果不写，其他字段就不能被反序列化
     	
      	 name = ((StringBuffer)in.readObject()).reverse().toString();  //解密
     	
         age = in.readInt();  
     }

详细的自定义序列化与反序列化可参见ObjectOutputStream 和ObjectInputStream 类的JDK文档。

## **Externalizable接口** ##

Externalizable接口 与Serializable 接口类似，只是Externalizable接口需要强制自定义序列化。  
要序列化对象的代码：

public class Teacher implements Externalizable{
    
    	private String name;
    	private Integer age;
    	
    	public Teacher(){
    		System.out.println("无参构造");
    	}
    
    	public Teacher(String name,Integer age){
    		System.out.println("有参构造");
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    
    	//setter、getter方法省略
    
    	@Override
    	public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
    		out.writeObject(new StringBuffer(name).reverse()); //将name简单加密
    		//out.writeInt(age);  //注掉这句后，age属性将不能被序化
    	}
    
    	@Override
    	public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException,
    			ClassNotFoundException {
    		name = ((StringBuffer) in.readObject()).reverse().toString();
    		//age = in.readInt();  
    	}
    	
    	@Override 
        public String toString() {  
            return "[" + name + ", " + age+ "]";  
        } 
    	
    }

主函数代码改为：

public class MySerilizable {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            File file = new File("person.txt");  
     
            //序列化持久化对象
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
            Teacher person = new Teacher("Peter", 27);  
            out.writeObject(person);  
            out.close();  
     
            //反序列化，并得到对象
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
            Object newPerson = in.readObject(); // 没有强制转换到Person类型  
            in.close();  
            System.out.println(newPerson);  
         
        }  
    }

打印结果：

有参构造
    无参构造 //与Serializable 不同的是，还调用了无参构造
    [Peter, null] //age未被序列化，所以未取到值

# 八、单例模式的序列化 #

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当我们使用Singleton模式时，应该是期望某个类的实例应该是唯一的，但如果该类是可序列化的，那么情况可能略有不同。对前面使用的Person类进行修改，使其实现Singleton模式，如下所示：

public class Person implements Serializable {  
     
        private static class InstanceHolder {  
            private static final Person instatnce = new Person("John", 31, "男");  
        }  
     
        public static Person getInstance() {  
            return InstanceHolder.instatnce;  
        }  
     
        private String name = null;  
     
        private Integer age = null;  
     
        private String gender = null;  
     
        private Person() {  
            System.out.println("必须私有化的无参构造");  
        }  
     
        private Person(String name, Integer age, String gender) {  
            System.out.println("有参构造");  
            this.name = name;  
            this.age = age;  
            this.gender = gender;  
        }  
        ...  
    }

同时要修改MySerilizable 应用，使得能够保存/获取上述单例对象，并进行对象相等性比较，如下代码所示：

public class MySerilizable {  
     
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            File file = new File("person.txt");  
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
            out.writeObject(Person.getInstance()); // 保存单例对象  
            out.close();  
     
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
            Object newPerson = in.readObject();  
            in.close();  
            System.out.println(newPerson);  
     
            System.out.println(Person.getInstance() == newPerson); // 将获取的对象与Person类中的单例对象进行相等性比较  
        }  
    }

打印结果：

有参构造  
    [John, 31, 男]  
    false  //说明不是同一个对象

# 九、序列化对象注意事项 #

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1.  对象的类名、属性都会被序列化；而方法、static属性（静态属性）、transient属性（即瞬态属性）都不会被序列化（这也就是第4条注意事项的原因）
2.  虽然加static也能让某个属性不被序列化，但static不是这么用的
3.  要序列化的对象的引用属性也必须是可序列化的，否则该对象不可序列化，除非以transient关键字修饰该属性使其不用序列化。
4.  反序列化地象时必须有序列化对象生成的class文件（很多没有被序列化的数据需要从class文件获取）
5.  当通过文件、网络来读取序列化后的对象时，必须按实际的写入顺序读取。

[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2MzYzNTc2OA==&mid=2247483681&idx=1&sn=8784dfc4d33e3ef7c0a77a74c1598d7b&chksm=fc567276cb21fb60f48d4f13eaf6cd57ea5981b554281779a9e6bfc2f87407ee58914906ac3b&mpshare=1&scene=1&srcid=&key=cc7d6364edc5eb3e0b3de9e60f7f330c77369d86f1ed0b2747bab982d5d1454e401d9580dbf14f82f02c090ebf06a9f502df33f67bcb698759662cf31f0f74f4faa00650b95bca26075ba9eb7696671b&ascene=1&uin=ODI5ODM4ODI1&devicetype=Windows%2010&version=62060833&lang=zh_CN&pass_ticket=6i2Zvg5ibYNpXt%2bSFhtH%2bGtSKThvxgPP7ygap4M2hCcdDn4daqlWBaFwAObXWQ15
[20190627113613230.jpg]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190627113613230.jpg