我的个人博客，认识Java序列化
引言
将 Java 对象序列化为二进制文件的 Java 序列化技术是 Java 系列技术中一个较为重要的技术点，在大部分情况下，开发人员只需要了解被序列化的类需要实现 Serializable 接口，使用 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 进行对象的读写。然而在有些情况下，光知道这些还远远不够，文章列举了笔者遇到的一些真实情境，它们与 Java 序列化相关，通过分析情境出现的原因，使读者轻松牢记 Java 序列化中的一些高级认识。
文章结构
本文将逐一的介绍几个情境，顺序如下面的列表。
- 序列化 ID 的问题
- 静态变量序列化
- 父类的序列化与 Transient 关键字
- 序列化存储规则
- 序列化实现深克隆
序列化工具类
public class JdkSerializationUtil {
private static final int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 2048;
private static final byte[] DEFAULT_VALUE = new byte[0];
public static byte[] serialize(Object data) {
if (Objects.isNull(data)) {
return DEFAULT_VALUE;
}
if (!(data instanceof Serializable)) {
throw new IllegalArgumentException(data.getClass().getSimpleName() + " requires implements Serializable");
}
// 这个括号在JDK1.7之前是没有的，是1.7的新特性。
// 括号里的内容支持包括流以及任何可关闭的资源，数据流会在 try 执行完毕后自动被关闭，而不用我们手动关闭了
try (
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(DEFAULT_BUFFER_SIZE);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos)) {
oos.writeObject(data);
oos.flush();
return bos.toByteArray();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException("Failed to serialize Object[" + data.getClass().getSimpleName() + "]", e);
}
}
public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) {
if (data == null && data.length == 0) {
return null;
}
try (
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(data);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);) {
return (T) ois.readObject();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("Failed to deserialize the byte array for " + clazz.getSimpleName(), e);
}
}
}
序列化 ID 问题
情境：两个客户端 A 和 B 试图通过网络传递对象数据，A 端将对象 C 序列化为二进制数据再传给 B，B 反序列化得到 C。
问题：C 对象的全类路径假设为 com.inout.Test，在 A 和 B 端都有这么一个类文件，功能代码完全一致。也都实现了 Serializable 接口，但是反序列化时总是提示不成功。
解决：虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。
序列化 ID 在 Eclipse 下提供了两种生成策略，一个是固定的 1L，一个是随机生成一个不重复的 long 类型数据（实际上是使用 JDK 工具生成），在这里有一个建议，如果没有特殊需求，就是用默认的 1L 就可以，这样可以确保代码一致时反序列化成功。那么随机生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些时候，通过改变序列化 ID 可以用来限制某些用户的使用。
静态变量序列化
静态变量序列化问题代码：
public class StaticVariableTest implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
public static int staticVar = 5;
private int age;
public static void main( String[] args ) {
StaticVariableTest test = new StaticVariableTest();
test.age = 20;
byte[] data = JdkSerializationUtil.serialize(test);
// 序列化后修改为10
StaticVariableTest.staticVar = 10;
StaticVariableTest test2 = JdkSerializationUtil.deserialize(data, StaticVariableTest.class);
System.out.println(test2.staticVar);
}
}
这个 System.out.println(test2.staticVar) 语句输出的是 10 还是 5 呢？
最后的输出是 10，对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此 序列化并不保存静态变量。
父类的序列化与 Transient 关键字
情境：一个子类实现了 Serializable 接口，它的父类都没有实现 Serializable 接口，序列化该子类对象，然后反序列化后输出父类定义的某变量的数值，该变量数值与序列化时的数值不同。
解决：要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口。如果父类不实现的话的，就 需要有默认的无参的构造函数。在父类无参构造函数中对变量进行初始化，否则的话，父类变量值都是默认声明的值，如 int 型的默认是 0，string 型的默认是 null。
transient 关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。
代码如下：
public class SuperUser {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private int age;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "SuperUser{" +
"age=" + age +
'}';
}
}
public class User extends SuperUser implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String name;
private transient String sex;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getSex() {
return sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", sex='" + sex + '\'' +
"} " + super.toString();
}
}
public class SuperTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
User user = new User();
user.setName("lisi");
user.setAge(30);
user.setSex("男");
User user2 = JdkSerializationUtil.deserialize(JdkSerializationUtil.serialize(user), User.class);
System.out.println(user2);
}
}
输出的结果为：
User{name='lisi', sex='null'} SuperUser{age=0}
序列化存储规则
存储规则问题代码如下：
public class SaveRuleTest implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private int i;
public static void main(String[] args) throws Exception {
mutiSave();
System.out.println("=========");
mutiSave2();
}
public static void mutiSave() throws Exception {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result"));
SaveRuleTest test = new SaveRuleTest();
// 试图将对象两次写入文件
oos.writeObject(test);
oos.flush();
System.out.println(new File("result").length());
oos.writeObject(test);
oos.close();
System.out.println(new File("result").length());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result"));
// 从文件依次读出两个文件
SaveRuleTest t1 = (SaveRuleTest) ois.readObject();
SaveRuleTest t2 = (SaveRuleTest) ois.readObject();
ois.close();
// 判断两个引用是否指向同一个对象
System.out.println(t1 == t2);
}
public static void mutiSave2() throws Exception {
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result1"));
SaveRuleTest test = new SaveRuleTest();
test.i = 1;
// 试图将对象两次写入文件
oos.writeObject(test);
oos.flush();
System.out.println(new File("result1").length());
test.i = 2;
oos.writeObject(test);
oos.close();
System.out.println(new File("result1").length());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result1"));
// 从文件依次读出两个文件
SaveRuleTest t1 = (SaveRuleTest) ois.readObject();
SaveRuleTest t2 = (SaveRuleTest) ois.readObject();
ois.close();
// 判断两个引用是否指向同一个对象
System.out.println(t1 == t2);
System.out.println(t1.i);
System.out.println(t2.i);
}
}
程序运行结果为：
62
67
true
=========
62
67
true
1
1
mutiSave()方法执行结果，我们看到，第二次写入对象时文件只增加了 5 字节，并且两个对象是相等的，这是为什么呢？
解答：Java 序列化机制为了节省磁盘空间，具有特定的存储规则，当写入文件的为同一对象时，并不会再将对象的内容进行存储，而只是再次存储一份引用，上面增加的 5 字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时，恢复引用关系，使得 t1 和 t2 指向唯一的对象，二者相等，输出 true。该存储规则极大的节省了存储空间。
mutiSave2()的目的是希望将 test 对象两次保存到 result.obj 文件中，写入一次以后修改对象属性值再次保存第二次，然后从 result.obj 中再依次读出两个对象，输出这两个对象的 i 属性值。案例代码的目的原本是希望一次性传输对象修改前后的状态。
结果两个输出的都是 1， 原因就是第一次写入对象以后，第二次再试图写的时候，虚拟机根据引用关系知道已经有一个相同对象已经写入文件，因此只保存第二次写的引用，所以读取时，都是第一次保存的对象。读者在使用一个文件多次 writeObject 需要特别注意这个问题。
序列化实现深拷贝
public class Teacher implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -6635991328204468281L;
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Teacher{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
public class Student implements Serializable, Cloneable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String name;
private int age;
private Teacher teacher;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public Teacher getTeacher() {
return teacher;
}
public void setTeacher(Teacher teacher) {
this.teacher = teacher;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", teacher=" + teacher +
'}';
}
}
public class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Teacher teacher = new Teacher();
teacher.setName("tom");
Student student = new Student();
student.setName("zhangsan");
student.setAge(20);
student.setTeacher(teacher);
System.out.println("student:" + student);
// 浅拷贝
Student student1 = (Student) student.clone();
student1.getTeacher().setName("nick");
System.out.println("student:" + student);
System.out.println("student1:" + student1);
// 深拷贝
Student student2 = JdkSerializationUtil.deserialize(JdkSerializationUtil.serialize(student), Student.class);
student2.getTeacher().setName("james");
System.out.println("student:" + student);
System.out.println("student2:" + student2);
}
}
输出结果为：
student:Student{name='zhangsan', age=20, teacher=Teacher{name='tom'}}
student:Student{name='zhangsan', age=20, teacher=Teacher{name='nick'}}
student1:Student{name='zhangsan', age=20, teacher=Teacher{name='nick'}}
student:Student{name='zhangsan', age=20, teacher=Teacher{name='nick'}}
student2:Student{name='zhangsan', age=20, teacher=Teacher{name='james'}}
从上面的执行结果我们可以总结出：
浅拷贝（浅复制、浅克隆）：
被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。
换言之，浅拷贝仅仅复制所拷贝的对象，而不复制它所引用的对象。
深拷贝（深复制、深克隆）：
被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。
那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。
换言之，深拷贝把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍
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