Java序列化.md

作者: mance | 来源:发表于2017-09-08 09:49 被阅读9次

1. 对象序列化定义

Java平台允许我们在内存中创建可复用的Java对象，但一般情况下，只有当JVM处于运行时，这些对象才可能存在，即，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(持久化)指定的对象，并在将来重新读取被保存的对象。Java对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

使用Java对象序列化，在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来，再将这些字节组装成对象。必须注意地是，对象序列化保存的是对象的"状态"，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。

除了在持久化对象时会用到对象序列化之外，当使用RMI(远程方法调用)，或在网络中传递对象时，都会用到对象序列化。

2. 简单实例

在Java中，只要一个类实现了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此处将创建一个可序列化的类Person。
Gender类，是一个枚举类型，表示性别

public enum Gender {  
    MALE, FEMALE  
}

枚举类型都会默认继承类java.lang.Enum，而该类实现了Serializable接口，所以枚举类型对象都是默认可以被序列化的

Person类，实现了Serializable接口，它包含三个字段：name，String类型；age，Integer类型；gender，Gender类型。另外，还重写该类的toString()方法，以方便打印Person实例中的内容

class Person implements Serializable{
    private String name = null;
    private int age = 0;
    private Gender gender = Gender.FEMALE;

    public Person() {
        System.out.println("无参构造器");
    }

    public Person(int age, Gender gender, String name) {
        System.out.println("参构造器");
        this.age = age;
        this.gender = gender;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", gender=" + gender +
                '}';
    }
}

测试程序

public static void main(String[] args) throws Exception {
      File person = new File("src\\main\\resources\\person.out");
      ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(person));

      Person p = new Person(27, Gender.FEMALE, "hahah");
      out.writeObject(p);
      out.close();

      ObjectInput in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(person));
      Object per = in.readObject();
      in.close();
      System.out.println(per);
  }

输出结果为：

参构造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

此时必须注意的是，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，看起来就像是直接使用字节将Person对象还原出来的。

当Person对象被保存到person.out文件中之后，我们可以在其它地方去读取该文件以还原对象，但必须确保该读取程序的 CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在读取Person对象时并没有显示地使用Person类，如上例所示)，否则会抛出 ClassNotFoundException。

3. Serializable的作用

private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {
  // remaining cases
  if (obj instanceof String) {
      writeString((String) obj, unshared);
  } else if (cl.isArray()) {
      writeArray(obj, desc, unshared);
  } else if (obj instanceof Enum) {
      writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);
  } else if (obj instanceof Serializable) {
      writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
  } else {
      if (extendedDebugInfo) {
          throw new NotSerializableException(
              cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
      } else {
          throw new NotSerializableException(cl.getName());
      }
  }
}

从上述代码可知，如果被写对象的类型是String，或数组，或Enum，或Serializable，那么就可以对该对象进行序列化，否则将抛出NotSerializableException

4. 默认序列化机制

如果仅仅只是让某个类实现Serializable接口，而没有其它任何处理的话，则就是使用默认序列化机制。使用默认机制，在序列化对象时，不仅会序列化当前对象本身，还会对该对象引用的其它对象也进行序列化，同样地，这些其它对象引用的另外对象也将被序列化，以此类推。所以，如果一个对象包含的成员变量是容器类对象，而这些容器所含有的元素也是容器类对象，那么这个序列化的过程就会较复杂，开销也较大。

5. 影响序列化

在现实应用中，有些时候不能使用默认序列化机制。比如，希望在序列化过程中忽略掉敏感数据，或者简化序列化过程。下面将介绍若干影响序列化的方法。

5.1 transient关键字

当某个字段被声明为transient后，默认序列化机制就会忽略该字段。此处将Person类中的age字段声明为transient，如下所示，

public class Person implements Serializable {  
    ...  
    transient private int age = 0;
    transient private Gender gender = Gender.FEMALE;
    ...  
}

输出

参构造器

Person{age=0, name='hahah', gender=null}

可见，age、gender字段未被序列化，都为默认初始化的值

5.2 writeObject()方法与readObject()方法

对于上述已被声明为transitive的字段age，除了将transitive关键字去掉之外，是否还有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person类中添加两个方法：writeObject()与readObject()，如下所示：

public class Person implements Serializable {  
    ...  
    transient private Integer age = null;  
    ...  

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.defaultWriteObject();
        out.writeInt(age);
        out.writeObject(gender);
    }

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        in.defaultReadObject();
        age = in.readInt();
        gender = (Gender) in.readObject();
    }
}

输出

参构造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

在writeObject()方法中会先调用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，该方法会执行默认的序列化机制，如5.1节所述，此时会忽略掉age字段。然后再调用writeInt()方法显示地将age字段写入到 ObjectOutputStream中。readObject()的作用则是针对对象的读取，其原理与writeObject()方法相同。

必须注意地是，writeObject()与readObject()都是private方法，那么它们是如何被调用的呢？毫无疑问，是使用反射。详情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的 readSerialData方法。

5.3 Externalizable接口

无论是使用transient关键字，还是使用writeObject()和readObject()方法，其实都是基于Serializable 接口的序列化。JDK中提供了另一个序列化接口--Externalizable，使用该接口之后，之前基于Serializable接口的序列化机制就将失效。此时将Person类作如下修改

class PersonEx implements Externalizable{
    private String name = null;
    transient private int age = 0;
    transient private Gender gender = Gender.FEMALE;

    public PersonEx() {
        System.out.println("无参构造器");
    }

    public PersonEx(int age, Gender gender, String name) {
        System.out.println("参构造器");
        this.age = age;
        this.gender = gender;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", gender=" + gender +
                '}';
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {

    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {

    }
}

创建测试程序

File personE = new File("src\\main\\resources\\personE.out");
ObjectOutputStream outE = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(personE));

PersonEx pE = new PersonEx(27, Gender.FEMALE, "hahah");
outE.writeObject(pE);
outE.close();

ObjectInput inE = new ObjectInputStream(new FileInputStream(personE));
Object perE = inE.readObject();
inE.close();
System.out.println(perE);

输出结果

参构造器

无参构造器

Person{age=0, name='null', gender=FEMALE}

一方面，可以看出Person对象中任何一个字段都没有被序列化,另一方面，还可以发现这此次序列化过程调用了Person类的无参构造器

xternalizable继承于Serializable，当使用该接口时，序列化的细节需要由程序员去完成。如上所示的代码，由于 writeExternal()与readExternal()方法未作任何处理，那么该序列化行为将不会保存/读取任何一个字段。这也就是为什么输出结果中所有字段的值均为空。

另外，使用Externalizable进行序列化时，当读取对象时，会调用被序列化类的无参构造器去创建一个新的对象，然后再将被保存对象的字段的值分别填充到新对象中。这就是为什么在此次序列化过程中Person类的无参构造器会被调用。由于这个原因，实现Externalizable接口的类必须要提供一个无参的构造器，且它的访问权限为public。

对上述Person类进行进一步的修改，使其能够对name与age字段进行序列化，但忽略掉gender字段，如下代码所示：

@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
   name = (String) in.readObject();
   age = in.readInt();
}

@Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
   out.writeObject(name);
   out.writeInt(age);
}

输出结果

参构造器

无参构造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

5.4 readResolve()方法

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。此时对第2节使用的Person类进行修改，使其实现Singleton模式，如下所示

class PersonS implements Serializable {

    private static class InstanceHolder {
        private static final PersonS instatnce = new PersonS("John", 31, Gender.MALE);
    }

    public static PersonS getInstance() {
        return InstanceHolder.instatnce;
    }

    private String name = null;

    private Integer age = null;

    private Gender gender = null;

    private PersonS() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    private PersonS(String name, Integer age, Gender gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

创建测试

System.out.println("---------------------------------------------------------");

File personS = new File("src\\main\\resources\\personS.out");
ObjectOutputStream outS = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(personS));

outS.writeObject(PersonS.getInstance());
outS.close();

ObjectInput inS = new ObjectInputStream(new FileInputStream(personS));
Object perS = inS.readObject();
inS.close();
System.out.println(perS);
System.out.println(PersonS.getInstance() == perS);

输出结果

arg constructor
Person{age=31, name='John', gender=MALE}
false

值得注意的是，从文件person.out中获取的Person对象与Person类中的单例对象并不相等。为了能在序列化过程仍能保持单例的特性，可以在Person类中添加一个readResolve()方法，在该方法中直接返回Person的单例对象，如下所示：

private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
    return InstanceHolder.instatnce;
}

输出结果：

arg constructor
Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}
true

无论是实现Serializable接口，或是Externalizable接口，当从I/O流中读取对象时，readResolve()方法都会被调用到。实际上就是用readResolve()中返回的对象直接替换在反序列化过程中创建的对象。

Java序列化.md

1. 对象序列化定义

2. 简单实例

3. Serializable的作用

4. 默认序列化机制

5. 影响序列化

5.1 transient关键字

5.2 writeObject()方法与readObject()方法

5.3 Externalizable接口

5.4 readResolve()方法

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