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序列化和反序列化

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序列化和反序列化什么是序列化、意义及使用场景序列化：将对象写入到IO流中反序列化：从IO流中恢复对象意义：序列化机制允许将实现序列化的Java对象转换位字节序列，这些字节序列可以保存在磁盘上，或通过网络传输，以达到以后恢复成原来的对象。序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。使用场景：所有可在网络上

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什么是序列化、意义及使用场景

  • 序列化：将对象写入到IO流中
  • 反序列化：从IO流中恢复对象
  • 意义：序列化机制允许将实现序列化的Java对象转换位字节序列，这些字节序列可以保存在磁盘上，或通过网络传输，以达到以后恢复成原来的对象。序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。
  • 使用场景：所有可在网络上传输的对象都必须是可序列化的，比如RMI（remote method invoke,即远程方法调用），传入的参数或返回的对象都是可序列化的，否则会出错；所有需要保存到磁盘的java对象都必须是可序列化的。通常建议：程序创建的每个JavaBean类都实现Serializeable接口。

序列化实现方式

如果需要将某个对象保存到磁盘上或者通过网络传输，那么这个类应该实现Serializable接口或Externalizable接口。

1、Serializable

1.1 普通序列化

Serializable接口是一个标记接口，不用实现任何方法。一旦实现了此接口，该类的对象就是可序列化的。

  1. 序列化步骤：

  • 步骤一：创建一个ObjectOutputStream输出流

  • 步骤二：调用ObjectOutputStream对象的writeObject输出可序列化对象

 1 public class Person implements Serializable {
 2   private String name;
 3   private int age;
 4   //我不提供无参构造器
 5   public Person(String name, int age) {
 6       this.name = name;
 7       this.age = age;
 8   }
 9 
10   @Override
11   public String toString() {
12       return "Person{" +
13               "name='" + name + '\'' +
14               ", age=" + age +
15               '}';
16   }
17 }
18 
19 public class WriteObject {
20   public static void main(String[] args) {
21       try (//创建一个ObjectOutputStream输出流
22            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"))) {
23           //将对象序列化到文件s
24           Person person = new Person("wang", 23);
25           oos.writeObject(person);
26       } catch (Exception e) {
27           e.printStackTrace();
28       }
29   }
30 }

直接运行该程序，即可看到当前路径下生成一个person.txt的文件，里面存储的是二进制字节码格式的数据。

 

  1. 反序列化步骤：

  • 步骤一：创建一个ObjectInputStream输入流

  • 步骤二：调用ObjectInputStream对象的readObject()得到序列化的对象

我们将上面序列化到person.txt的person对象反序列化回来。

 1 public class Person implements Serializable {
 2   private String name;
 3   private int age;
 4   //我不提供无参构造器
 5   public Person(String name, int age) {
 6       System.out.println("反序列化，你调用我了吗？");
 7       this.name = name;
 8       this.age = age;
 9   }
10 
11   @Override
12   public String toString() {
13       return "Person{" +
14               "name='" + name + '\'' +
15               ", age=" + age +
16               '}';
17   }
18 }
19 
20 public class ReadObject {
21   public static void main(String[] args) {
22       try (//创建一个ObjectInputStream输入流
23           ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
24           Person per = (Person) ois.readObject();
25           System.out.println(per);
26       } catch (Exception e) {
27           e.printStackTrace();
28       }
29   }
30 }

执行该程序后，输出

Person{name=’wang’, age=23}

并没有输出构造方法中标记的打印

"反序列化，你调用我了吗？"

输出告诉我们，反序列化并不会调用构造方法。反序列的对象是由JVM自己生成的对象，不是通过构造方法生成的。

 

1.2 成员是引用的序列化

如果一个可序列化的类的成员不是基本类型，也不是String类型，那这个引用类型也必须是可序列化的；否则，会导致此类不能序列化。

看例子，我们新增一个Teacher类。将Person去掉实现Serializable接口代码。

 1 public class Person{
 2     //省略相关属性与方法
 3 }
 4 public class Teacher implements Serializable {
 5 
 6     private String name;
 7     private Person person;
 8 
 9     public Teacher(String name, Person person) {
10         this.name = name;
11         this.person = person;
12     }
13 
14      public static void main(String[] args) throws Exception {
15         try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("teacher.txt"))) {
16             Person person = new Person("wang", 20);
17             Teacher teacher = new Teacher("zhang", person);
18             oos.writeObject(teacher);
19         }
20     }
21 }

 

序列化和反序列化

 

 

 执行程序直接报错，因为Person类的对象是不可序列化的，这导致了Teacher的对象不可序列化。

 

1.3 同一对象序列化多次的机制

同一对象序列化多次，会将这个对象序列化多次吗？答案是否定的。

 1 public class WriteTeacher {
 2     public static void main(String[] args) throws Exception {
 3         try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("teacher.txt"))) {
 4             Person person = new Person("路飞", 20);
 5             Teacher t1 = new Teacher("雷利", person);
 6             Teacher t2 = new Teacher("红发香克斯", person);
 7             //依次将4个对象写入输入流
 8             oos.writeObject(t1);
 9             oos.writeObject(t2);
10             oos.writeObject(person);
11             oos.writeObject(t2);
12         }
13     }
14 }

依次将t1、t2、person、t2对象序列化到文件teacher.txt文件中。

注意：反序列化的顺序与序列化时的顺序一致。

 1 public class ReadTeacher {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("teacher.txt"))) {
 4             Teacher t1 = (Teacher) ois.readObject();
 5             Teacher t2 = (Teacher) ois.readObject();
 6             Person p = (Person) ois.readObject();
 7             Teacher t3 = (Teacher) ois.readObject();
 8             System.out.println(t1 == t2);
 9             System.out.println(t1.getPerson() == p);
10             System.out.println(t2.getPerson() == p);
11             System.out.println(t2 == t3);
12             System.out.println(t1.getPerson() == t2.getPerson());
13         } catch (Exception e) {
14             e.printStackTrace();
15         }
16     }
17 }
18 //输出结果
19 //false
20 //true
21 //true
22 //true
23 //true

从输出结果可以看出，多次Java序列化同一对象，并不会将此对象序列化多次得到多个对象。

  • Java序列化算法

  1. 所有保存到磁盘的对象都有一个序列化编码号

  2. 当程序试图序列化一个对象时，会先检查此对象是否已经序列化过，只有此对象从未（在此虚拟机）被序列化过，才会将此对象序列化为字节序列输出。

  3. 如果此对象已经序列化过，则直接输出编号即可。

如图所示

序列化和反序列化

 

 

 

1.4 java序列化算法潜在的问题

由于java序利化算法不会重复序列化同一个对象，只会记录已序列化对象的编号。如果序列化一个可变对象（对象内的内容可更改）后，更改了对象内容后再次序列化，并不会再次将此对象转换为字节序列，而只是保存序列化编号。

序列化和反序列化
序列化和反序列化 

import java.io.*;


public class WriteObject {
    public static void main(String[] args) {
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
             ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
            //第一次序列化person
            Person person = new Person("9龙", 23);
            oos.writeObject(person);
            System.out.println(person);

            //修改name
            person.setName("海贼王");
            System.out.println(person);
            //第二次序列化person
            oos.writeObject(person);

            //依次反序列化出p1、p2
            Person p1 = (Person) ios.readObject();
            Person p2 = (Person) ios.readObject();
            System.out.println(p1 == p2);
            System.out.println(p1.getName());
            System.out.println(p2.getName());
            System.out.println(p1.getName().equals(p2.getName()));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

View Code

执行程序，输出结果

反序列化，你调用我了吗？
Person{name='9龙', age=23}
Person{name='海贼王', age=23}
true
9龙
9龙
true

可见，修改后的属性被没有被序列化到磁盘文件中。

1.5 可选的自定义序列化

有些时候，我们有这样的需求，某些属性不需要序列化。使用transient关键字选择不需要序列化的字段。

序列化和反序列化
序列化和反序列化 

public class Person implements Serializable {
   //不需要序列化名字与年龄
   private transient String name;
   private transient int age;
   private int height;
   private transient boolean singlehood;
   public Person(String name, int age) {
       this.name = name;
       this.age = age;
   }
   //省略get,set方法
}

public class TransientTest {
   public static void main(String[] args) throws Exception {
       try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
            ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
           Person person = new Person("9龙", 23);
           person.setHeight(185);
           System.out.println(person);
           oos.writeObject(person);
           Person p1 = (Person)ios.readObject();
           System.out.println(p1);
       }
   }
}
//输出结果
//Person{name='9龙', age=23', singlehood=true', height=185cm}
//Person{name='null', age=0', singlehood=false', height=185cm}

View Code

从输出我们看到，使用transient修饰的属性，java序列化时，会忽略掉此字段，所以反序列化出的对象，被transient修饰的属性是默认值。对于引用类型，值是null；基本类型，值是0；boolean类型，值是false。

使用transient虽然简单，但将此属性完全隔离在了序列化之外。java提供了可选的自定义序列化。可以进行控制序列化的方式，或者对序列化数据进行编码加密等。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out) throws IOException；
private void readObject(java.io.ObjectIutputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException;
private void readObjectNoData() throws ObjectStreamException;

通过重写writeObject与readObject方法，可以自己选择哪些属性需要序列化， 哪些属性不需要。如果writeObject使用某种规则序列化，则相应的readObject需要相反的规则反序列化，以便能正确反序列化出对象。这里展示对名字进行反转加密。

public class Person implements Serializable {
   private String name;
   private int age;
   //省略构造方法，get及set方法

   private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
       //将名字反转写入二进制流
       out.writeObject(new StringBuffer(this.name).reverse());
       out.writeInt(age);
   }

   private void readObject(ObjectInputStream ins) throws IOException,ClassNotFoundException{
       //将读出的字符串反转恢复回来
       this.name = ((StringBuffer)ins.readObject()).reverse().toString();
       this.age = ins.readInt();
   }
}

当序列化流不完整时，readObjectNoData()方法可以用来正确地初始化反序列化的对象。例如，使用不同类接收反序列化对象，或者序列化流被篡改时，系统都会调用readObjectNoData()方法来初始化反序列化的对象。

更彻底的自定义序列化

ANY-ACCESS-MODIFIER Object writeReplace() throws ObjectStreamException;
ANY-ACCESS-MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException;

writeReplace：在序列化时，会先调用此方法，再调用writeObject方法。此方法可将任意对象代替目标序列化对象

public class Person implements Serializable {
  private String name;
  private int age;
  //省略构造方法，get及set方法

  private Object writeReplace() throws ObjectStreamException {
      ArrayList<Object> list = new ArrayList<>(2);
      list.add(this.name);
      list.add(this.age);
      return list;
  }

   public static void main(String[] args) throws Exception {
      try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
           ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
          Person person = new Person("9龙", 23);
          oos.writeObject(person);
          ArrayList list = (ArrayList)ios.readObject(); System.out.println(list);
      }
  }
}
//输出结果
//[9龙, 23]

 

readResolve：反序列化时替换反序列化出的对象，反序列化出来的对象被立即丢弃。此方法在readeObject后调用。

public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    //省略构造方法，get及set方法
     private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
        return new ("brady", 23);
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
             ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
            Person person = new Person("9龙", 23);
            oos.writeObject(person);
            HashMap map = (HashMap)ios.readObject();
            System.out.println(map);
        }
    }
}
//输出结果
//{brady=23}

readResolve常用来反序列单例类，保证单例类的唯一性。

注意：readResolve与writeReplace的访问修饰符可以是private、protected、public，如果父类重写了这两个方法，子类都需要根据自身需求重写，这显然不是一个好的设计。通常建议对于final修饰的类重写readResolve方法没有问题；否则，重写readResolve使用private修饰。

2、Externalizable：强制自定义序列化

通过实现Externalizable接口，必须实现writeExternal、readExternal方法。

public interface Externalizable extends java.io.Serializable {
     void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;
     void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;
}

 

public class ExPerson implements Externalizable {

    private String name;
    private int age;
    //注意，必须加上pulic 无参构造器
    public ExPerson() {
    }

    public ExPerson(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        //将name反转后写入二进制流
        StringBuffer reverse = new StringBuffer(name).reverse();
        System.out.println(reverse.toString());
        out.writeObject(reverse);
        out.writeInt(age);
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //将读取的字符串反转后赋值给name实例变量
        this.name = ((StringBuffer) in.readObject()).reverse().toString();
        System.out.println(name);
        this.age = in.readInt();
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ExPerson.txt"));
             ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("ExPerson.txt"))) {
            oos.writeObject(new ExPerson("brady", 23));
            ExPerson ep = (ExPerson) ois.readObject();
            System.out.println(ep);
        }
    }
}
//输出结果
//ydarb
//brady
//ExPerson{name='brady', age=23}

注意：Externalizable接口不同于Serializable接口，实现此接口必须实现接口中的两个方法实现自定义序列化，这是强制性的；特别之处是必须提供pulic的无参构造器，因为在反序列化的时候需要反射创建对象。

3、两种序列化对比

实现Serializable接口 实现Externalizable接口
系统自动存储必要的信息 程序员决定存储哪些信息
Java内建支持，易于实现，只需要实现该接口即可，无需任何代码支持 必须实现接口内的两个方法
性能略差 性能略好

虽然Externalizable接口带来了一定的性能提升，但变成复杂度也提高了，所以一般通过实现Serializable接口进行序列化。

序列化版本号serialVersionUID

我们知道，反序列化必须拥有class文件，但随着项目的升级，class文件也会升级，序列化怎么保证升级前后的兼容性呢？

java序列化提供了一个private static final long serialVersionUID 的序列化版本号，只有版本号相同，即使更改了序列化属性，对象也可以正确被反序列化回来。

public class Person implements Serializable {
    //序列化版本号
    private static final long serialVersionUID = 1111013L;
    private String name;
    private int age;
    //省略构造方法及get,set
}

如果反序列化使用的class的版本号与序列化时使用的不一致，反序列化会报InvalidClassException异常。

序列化和反序列化

 

 序列化版本号可自由指定，如果不指定，JVM会根据类信息自己计算一个版本号，这样随着class的升级，就无法正确反序列化；不指定版本号另一个明显隐患是，不利于jvm间的移植，可能class文件没有更改，但不同jvm可能计算的规则不一样，这样也会导致无法反序列化。

 什么情况下需要修改serialVersionUID呢？分三种情况。

  • 如果只是修改了方法，反序列化不受影响，则无需修改版本号；
  • 如果只是修改了静态变量，瞬态变量（transient修饰的变量），反序列化不受影响，无需修改版本号；
  • 如果修改了非瞬态变量，则可能导致反序列化失败。如果新类中实例变量的类型与序列化时类的类型不一致，则会反序列化失败，这时候需要更改serialVersionUID。如果只是新增了实例变量，则反序列化回来新增的变量是默认值；如果减少了实例变量，反序列化时会忽略掉减少的实例变量。

总结

  1. 所有需要网络传输的对象都需要实现序列化接口，通过建议所有的javaBean都实现Serializable接口。
  2. 对象的类名、实例变量（包括基本类型，数组，对其他对象的引用）都会被序列化；方法、类变量、transient实例变量都不会被序列化。
  3. 如果想让某个变量不被序列化，使用transient修饰。
  4. 序列化对象的引用类型成员变量，也必须是可序列化的，否则，会报错。
  5. 反序列化时必须有序列化对象的class文件。
  6. 当通过文件、网络来读取序列化后的对象时，必须按照实际写入的顺序读取。
  7. 单例类序列化，需要重写readResolve()方法；否则会破坏单例原则。
  8. 同一对象序列化多次，只有第一次序列化为二进制流，以后都只是保存序列化编号，不会重复序列化。
  9. 建议所有可序列化的类加上serialVersionUID 版本号，方便项目升级。

 

该博客源于序列化和反序列化，感谢博主

 

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