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  • Java基础之对象序列化

    1. 什么是Java对象序列化
    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。Java序列化API为处理对象序列化提供了一个标准机制。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。

    2.JDK中序列化的方法

    2.1序列化例子

    实现java.io.Serializable或Externalizable接口,后者继承前者,声明不用系统默认的序列化方法, 程序员自己编写序列化写读方法。

    public class SimpleSerial {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            File file = new File("person.out");
    
            ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
            Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);
            oout.writeObject(person);
            oout.close();
    
            ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
            Object newPerson = oin.readObject(); // 没有强制转换到Person类型
            oin.close();
            System.out.println(newPerson);
        }
    }

    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。

    2.2序列化ID问题

    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)。如果不指定序列化ID,JAVA会用指纹摘要算法自动为该class生成一个默认ID,在类添加修改字段时,序列化ID自动改变,再反序列化之前的类就会失败,包序列化ID不同的错误,因此必须根据需要指定序列化ID,如果ID不变,则类字段有添加改动等时依然兼容反序列化之前的文件,反之不想兼容之前的,将ID设为不同即可。

    2.3Serializable的作用

    为什么一个类实现了Serializable接口,它就可以被序列化呢?一般类继承该接口后,才可使用ObjectOutputStream来持久化对象,否则调会报不能序列writeObject0时会化异常,

    private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {
        
        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() + "
    "
                        + 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。

    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。

    2.4影响序列化的方法
    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。

    (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

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

    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,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,被ObjectOutputStream中的writeSerialData方法,以及ObjectInputStream中的readSerialData用反射调用。

    (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。使用Externalizable进行序列化,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。因此实现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。然后被序列化对象重载writeExternal()与readExternal()方法实现序列化反序列化操作。

    public class Person implements Externalizable {
    
        private String name = null;
    
        transient private Integer age = null;
    
        ……
        @Override
        public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
            out.writeObject(name);
            out.writeInt(age);
        }
    
        @Override
        public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
            name = (String) in.readObject();
            age = in.readInt();
        }
        
    }

    (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,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单例对象。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,而被创建的对象则会被垃圾回收掉。

    public class Person implements Serializable {
    
        private static class InstanceHolder {
            private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);
        }
    
        public static Person getInstance() {
            return InstanceHolder.instatnce;
        }
    
    ……
        private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
            return InstanceHolder.instatnce;
        }
        
    }

    3、注意事项

    a)当一个父类实现序列化,子类自动实现序列化,不需要显式实现Serializable接口;
    b)当一个对象的实例变量引用其他对象,序列化该对象时也把引用对象进行序列化;
    c)并非所有的对象都可以序列化,,至于为什么不可以,有很多原因了,比如:

    1.安全方面的原因,比如一个对象拥有private,public等field,对于一个要传输的对象,比如写到文件,或者进行rmi传输 等等,在序列化进行传输的过程中,这个对象的private等域是不受保护的。
    2. 资源分配方面的原因,比如socket,thread类,如果可以序列化,进行传输或者保存,也无法对他们进行重新的资源分 配,而且,也是没有必要这样实现
    把一个对象完全转成字节序列,方便传输。

    理解Java对象序列化

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