Java 序列化 對象序列化和反序列化

時間  2019-11-29
標籤 java 序列 對象 欄目 Java 简体版
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Java 序列化 對象序列化和反序列化

@author ixenosjava

 

 

 

 對象序列化是什麼

一、對象序列化就是把一個對象的狀態轉化成一個字節流。數組

　　咱們能夠把這樣的字節流存儲爲一個文件，做爲對這個對象的複製（深拷貝）；在一些分佈式應用中，咱們還能夠把對象的字節流發送到網絡上的其餘計算機。安全

　　反序列化是把流結構的對象恢復爲其原有形式服務器

二、Java平臺容許咱們在內存中建立可複用的Java對象，但通常狀況下，只有當JVM處於運行時，這些對象纔可能存在，即，這些對象的生命週期不會比JVM的生命週期更長。但在現實應用中，就可能要求在JVM中止運行以後可以保存(持久化)指定的對象，並在未來從新讀取被保存的對象。Java對象序列化就可以幫助咱們實現該功能。網絡

三、使用Java對象序列化，在保存對象時，會把其狀態保存爲一組字節，在將來，再將這些字節組裝成對象。必須注意地是，對象序列化保存的是對象的」狀態」，即它的成員變量。由此可知，對象序列化不會關注類中的靜態變量。dom

　　由於靜態變量是類在 加載-連接-初始化 的階段就分配空間和初始化了的，更不用說在編譯期初始化的靜態常量了。分佈式

四、除了在持久化對象時會用到對象序列化以外，當使用RMI(遠程方法調用)，或在網絡中傳遞對象時，都會用到對象序列化。Java序列化API爲處理對象序列化提供了一個標準機制，該API簡單易用。ide

 

序列化及反序列化相關知識

一、在Java中，只要一個類實現了java.io.Serializable接口，那麼它就能夠被序列化。優化

二、經過ObjectOutputStream和ObjectInputStream對對象進行序列化及反序列化this

三、虛擬機是否容許反序列化，不只取決於類路徑和功能代碼是否一致，一個很是重要的一點是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID）

四、序列化並不保存靜態變量。

五、要想將父類對象也序列化，就須要讓父類也實現Serializable 接口。

六、Transient 關鍵字的做用是控制變量的序列化，在變量聲明前加上該關鍵字，能夠阻止該變量被序列化到文件中，在被反序列化後，transient 變量的值被設爲初始值，如 int 型的是 0，對象型的是 null。

七、服務器端給客戶端發送序列化對象數據，對象中有一些數據是敏感的，好比密碼字符串等，但願對該密碼字段在序列化時，進行加密，而客戶端若是擁有解密的密鑰，只有在客戶端進行反序列化時，才能夠對密碼進行讀取，這樣能夠必定程度保證序列化對象的數據安全。

 

使用JDK序列化對象須要的準備工做

　　1.對象的類應當實現Serializable接口。這是一個標記接口，跟Cloneable接口同樣性質。

　　2.須要一個序列化編號 private static final long serialVersionUID ，做爲標識檢驗，以防止冗餘引用的狀況下重複生成同一對象。

　　3.使用ObjectOutputStream的writeObject方法將對象信息轉化成字節碼，寫進流中。

 

簡要示例

將對象寫入文件輸出流中

 1 import java.io.FileNotFoundException;
 2 import java.io.FileOutputStream;
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.io.ObjectOutputStream;
 5 import java.io.Serializable;
 6 
 7 /**
 8  * 將對象序列化，寫入文件輸出流中
 9  * 
10  * @author ixenos
11  *
12  */
13 public class JDKObjSerial {
14     
15     public static void main(String[] args) {
16         Person p = new Person(12, "ixenos", 170.0);
17         try {
18             ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(
19                     new FileOutputStream("serialObj.txt"));
20             oo.writeObject(p);
21             oo.close();
22             
23             
24         } catch (FileNotFoundException e) {
25             e.printStackTrace();
26         } catch (IOException e) {
27             e.printStackTrace();
28         }
29     }
30 
31 }
32 
33 class Person implements Serializable{
34 
35     private static final long serialVersionUID = 1L;
36     private transient int age;
37     private String name;
38     private double length;
39     public int getAge() {
40         return age;
41     }
42     public void setAge(int age) {
43         this.age = age;
44     }
45     public String getName() {
46         return name;
47     }
48     public void setName(String name) {
49         this.name = name;
50     }
51     public double getLength() {
52         return length;
53     }
54     public void setLength(double length) {
55         this.length = length;
56     }
57     
58     public Person(){
59         
60     }
61     public Person(int age, String name, double length) {
62         super();
63         this.age = age;
64         this.name = name;
65         this.length = length;
66     }
67     
68     
69     @Override
70     public String toString() {
71         return "Person [age=" + age + ", name=" + name + ", length=" + length + "]";
72     }
73     /**
74      * 
75      */
76     
77 }

 

從文件輸入流中反序列化對象

 1 import java.io.FileNotFoundException;
 2 import java.io.FileInputStream;
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.io.ObjectInputStream;
 5 
 6 
 7 /**
 8  * 從文件輸入流中反序列化對象
 9  * 
10  * @author ixenos
11  *
12  */
13 public class JDKObjSerial1 {
14 
15     public static void main(String[] args) {
16         
17         try {
18             ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(
19                     new FileInputStream("serialObj.txt"));
20             Person per = (Person)oi.readObject();
21             System.out.println(per);
22             oi.close();
23             
24             
25         } catch (FileNotFoundException e) {
26             e.printStackTrace();
27         } catch (IOException e) {
28             e.printStackTrace();
29         } catch (ClassNotFoundException e) {
30             e.printStackTrace();
31         }
32         
33         
34     }
35 
36 }

 

ArrayList的序列化示例 [ 轉載 ]

 在介紹ArrayList序列化以前，先來考慮一個問題：

如何自定義的序列化和反序列化策略

 

帶着這個問題，咱們來看java.util.ArrayList的源碼

1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
2         implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
3 {
4     private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
5     transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
6     private int size;
7 }

 

筆者省略了其餘成員變量，從上面的代碼中能夠知道ArrayList實現了java.io.Serializable接口，那麼咱們就能夠對它進行序列化及反序列化。由於elementData是transient的，因此咱們認爲這個成員變量不會被序列化而保留下來。

咱們寫一個Demo，驗證一下咱們的想法：

 1 public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
 2         List<String> stringList = new ArrayList<String>();
 3         stringList.add("hello");
 4         stringList.add("world");
 5         stringList.add("hollis");
 6         stringList.add("chuang");
 7         System.out.println("init StringList" + stringList);
 8         ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("stringlist"));
 9         objectOutputStream.writeObject(stringList);
10  
11         IOUtils.close(objectOutputStream);
12         File file = new File("stringlist");
13         ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
14         List<String> newStringList = (List<String>)objectInputStream.readObject();
15         IOUtils.close(objectInputStream);
16         if(file.exists()){
17             file.delete();
18         }
19         System.out.println("new StringList" + newStringList);
20     }
21 //init StringList[hello, world, hollis, chuang]
22 //new StringList[hello, world, hollis, chuang]

 

瞭解ArrayList的人都知道，ArrayList底層是經過數組實現的。那麼數組elementData其實就是用來保存列表中的元素的。經過該屬性的聲明方式咱們知道，他是沒法經過序列化持久化下來的。那麼爲何code 4的結果卻經過序列化和反序列化把List中的元素保留下來了呢？

 

writeObject和readObject方法

在ArrayList中定義了兩個方法： writeObject和readObject。

這裏先給出結論:

在序列化過程當中，若是被序列化的類中定義了writeObject 和 readObject 方法，虛擬機會試圖調用對象類裏的 writeObject 和 readObject 方法，進行用戶自定義的序列化和反序列化。

若是沒有這樣的方法，則默認調用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。

用戶自定義的 writeObject 和 readObject 方法能夠容許用戶控制序列化的過程，好比能夠在序列化的過程當中動態改變序列化的數值。

 

來看一下ArrayList中這兩個方法的具體實現：

　　反序列化：

 1 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
 2         throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
 3         elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
 4  
 5         // Read in size, and any hidden stuff
 6         s.defaultReadObject();
 7  
 8         // Read in capacity
 9         s.readInt(); // ignored 得到size值
10  
11         if (size > 0) {
12             // be like clone(), 分配存儲空間，指定大小爲size
13             ensureCapacityInternal(size); 
14  　　　　　　//
15             Object[] a = elementData;
16             //將writeObject單獨序列化的數組成員反序列化
17             for (int i=0; i<size; i++) {
18                 a[i] = s.readObject(); 
19             }
20         }
21     }

 　　序列化：

 1 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
 2         throws java.io.IOException{
 3         // 先調用默認的方法將通常的變量值寫到對象輸出流中
 4         int expectedModCount = modCount;
 5         s.defaultWriteObject();
 6  
 7         // 將運行時實際的size寫到對象輸出流中，由於數組的size是運行時變化的
 8         s.writeInt(size);
 9  
10         // 將內部數組存儲的對象按數組遍歷的順序寫到對象輸出流中
11         for (int i=0; i<size; i++) {
12             s.writeObject(elementData[i]);
13         }
14  　　　　
15         if (modCount != expectedModCount) {
16             throw new ConcurrentModificationException();
17         }
18     }

 

那麼爲何ArrayList要用這種方式來實現序列化呢？

 

why transient

ArrayList其實是動態數組，每次在放滿之後自動增加設定的長度值，若是數組自動增加長度設爲100，而實際只放了一個元素，那就會序列化99個null元素。爲了保證在序列化的時候不會將這麼多null同時進行序列化，ArrayList把元素數組設置爲transient。

 

why writeObject and readObject

前面說過，爲了防止一個包含大量空對象的數組被序列化，爲了優化存儲，因此，ArrayList使用transient來聲明elementData。 可是，做爲一個集合，在序列化過程當中還必須保證其中的元素能夠被持久化下來，因此，經過重寫writeObject 和 readObject方法的方式把其中的元素保留下來。

writeObject方法把elementData數組中的元素遍歷的保存到輸出流（ObjectOutputStream）中。

readObject方法從輸入流（ObjectInputStream）中讀出對象並保存賦值到elementData數組中。

至此，咱們先試着來回答剛剛提出的問題：

如何自定義的序列化和反序列化策略

答：能夠經過在被序列化的類中增長writeObject 和 readObject方法。那麼問題又來了：

雖然ArrayList中寫了writeObject 和 readObject 方法，可是這兩個方法並無顯示的被調用啊。

那麼若是一個類中包含writeObject 和 readObject 方法，那麼這兩個方法是怎麼被調用的呢?

 

ObjectOutputStream

從code 4中，咱們能夠看出，對象的序列化過程經過ObjectOutputStream和ObjectInputputStream來實現的，那麼帶着剛剛的問題，咱們來分析一下ArrayList中的writeObject 和 readObject 方法究竟是如何被調用的呢？

爲了節省篇幅，這裏給出ObjectOutputStream的writeObject的調用棧：

writeObject ---> writeObject0 --->writeOrdinaryObject--->writeSerialData--->invokeWriteObject(調用被序列化類的writeObject方法)

 

這裏看一下invokeWriteObject：

 1 void invokeWriteObject(Object obj, ObjectOutputStream out)
 2         throws IOException, UnsupportedOperationException
 3     {
 4         if (writeObjectMethod != null) {
 5             try { // 在這裏反射調用被序列化的類的readObject方法  6                 writeObjectMethod.invoke(obj, new Object[]{ out });
 7             } catch (InvocationTargetException ex) {
 8                 Throwable th = ex.getTargetException();
 9                 if (th instanceof IOException) {
10                     throw (IOException) th;
11                 } else {
12                     throwMiscException(th);
13                 }
14             } catch (IllegalAccessException ex) {
15                 // should not occur, as access checks have been suppressed
16                 throw new InternalError(ex);
17             }
18         } else {
19             throw new UnsupportedOperationException();
20         }
21     }

 

其中writeObjectMethod.invoke(obj, new Object[]{ out });是關鍵，經過反射的方式調用writeObjectMethod方法。

官方是這麼解釋這個writeObjectMethod的：

class-defined writeObject method, or null if none

在咱們的例子中，這個方法就是咱們在ArrayList中定義的writeObject方法。經過反射的方式被調用了。

 

至此，咱們先試着來回答剛剛提出的問題：

若是一個類中包含writeObject 和 readObject 方法，那麼這兩個方法是怎麼被調用的?

答：在使用ObjectOutputStream的writeObject方法和ObjectInputStream的readObject方法時，會經過反射的方式調用。

 

至此，咱們已經介紹完了ArrayList的序列化方式。那麼，不知道有沒有人提出這樣的疑問：

Serializable明明就是一個空的接口，它是怎麼保證只有實現了該接口的方法才能進行序列化與反序列化的呢？

Serializable接口的定義：

1 public interface Serializable {
2 }

 

讀者能夠嘗試把code 1中的繼承Serializable的代碼去掉，再執行code 2，會拋出java.io.NotSerializableException。

其實這個問題也很好回答，咱們再回到剛剛ObjectOutputStream的writeObject的調用棧：

writeObject ---> writeObject0 --->writeOrdinaryObject--->writeSerialData--->invokeWriteObject

 

writeObject0方法中有這麼一段代碼：

 1 if (obj instanceof String) {
 2                 writeString((String) obj, unshared);
 3             } else if (cl.isArray()) {
 4                 writeArray(obj, desc, unshared);
 5             } else if (obj instanceof Enum) {
 6                 writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);
 7             } else if (obj instanceof Serializable) {
 8                 writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
 9             } else {
10                 if (extendedDebugInfo) {
11                     throw new NotSerializableException(
12                         cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
13                 } else {
14                     throw new NotSerializableException(cl.getName());
15                 }
16             }

在進行序列化操做時，會判斷要被序列化的類是不是Enum、Array和Serializable類型，若是不是則直接拋出NotSerializableException。

總結

一、若是一個類想被序列化，須要實現Serializable接口。不然將拋出NotSerializableException異常，這是由於，在序列化操做過程當中會對類型進行檢查，要求被序列化的類必須屬於Enum、Array和Serializable類型其中的任何一種。

二、在變量聲明前加上transient關鍵字，能夠阻止該變量被序列化到文件中。

三、在類中增長writeObject 和 readObject 方法能夠實現自定義序列化策略

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