Java序列化——实现Serializbale接口

1. 理论

Java 序列化是 JDK 1.1 时的特性：将 Java 对象转换为字节数组，便于存储或传输。此后，仍然可以将字节数组转换回 Java 对象原有的状态。

　　序列化的思想是“冻结”对象状态，传输对象状态（写到磁盘、通过网络传输等等）；

　　反序列化的思想是“解冻”对象状态，重新获得可用的 Java 对象。

　　所有这些事情的发生要归功于 ObjectInputStream/ObjectOutputStream 类、完全保真的元数据以及程序员愿意用 Serializable 标识接口标记他们的类，从而 “参与” 这个过程。

　　再来看看序列化 Serializbale 接口的定义：

public interface Serializable {

}

　　明明就一个空的接口嘛，为什么能够保证实现了它的“类的对象”被序列化和反序列化？

　　在回答上述问题之前，我们先来创建一个类（只有两个字段，和对应的 getter/setter），用于序列化和反序列化。

public class UserInfo {

    private int UserId;


    private String UserName;


    public int getUserId() {
        return UserId;
    }

    public void setUserId(int userId) {
        UserId = userId;
    }

    public String getUserName() {
        return UserName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        UserName = userName;
    }
}

　　再来创建一个测试类，通过 ObjectOutputStream 将对象信息写入到文件当中，实际上就是一种序列化的过程；再通过 ObjectInputStream 将对象信息从文件中读出来，实际上就是一种反序列化的过程。

import java.io.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        WriteIntoFile();
        System.out.println("Hello World!");
    }
    private static void WriteIntoFile(){

        UserInfo userInfo = new UserInfo();
        userInfo.setUserId(12);
        userInfo.setUserName("Jerry");

        // 把对象写到文件中
        try (ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("12jerry"));){
            objectOutputStream.writeObject(userInfo);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 从文件中读出对象
        try (ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("12jerry")));){
            UserInfo userInfo1 = (UserInfo) objectInputStream.readObject();
            System.out.println(userInfo1);
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　不过，由于 UserInfo没有实现 Serializbale 接口，所以在运行测试类的时候会抛出异常，堆栈信息如下：

"C:Program FilesJavajdk1.8.0_211injava.exe" "-javaagent:D:Program FilesJetBrainsIntelliJ IDEA 2019.1.3libidea_rt.jar=34706:D:Program FilesJetBrainsIntelliJ IDEA 2019.1.3in" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibcharsets.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibdeploy.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextaccess-bridge-64.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextcldrdata.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextdnsns.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextjaccess.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextjfxrt.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextlocaledata.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibext
ashorn.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextsunec.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextsunjce_provider.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextsunmscapi.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextsunpkcs11.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibextzipfs.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibjavaws.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibjce.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibjfr.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibjfxswt.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibjsse.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibmanagement-agent.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelibplugin.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelib
esources.jar;C:Program FilesJavajdk1.8.0_211jrelib
t.jar;E:IdeaProjectsTestSeroutproductionTestSer" Main
java.io.NotSerializableException: UserInfo
    at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184)
    at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348)
    at Main.WriteIntoFile(Main.java:20)
    at Main.main(Main.java:6)
java.io.WriteAbortedException: writing aborted; java.io.NotSerializableException: UserInfo
    at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1577)
    at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:431)
    at Main.WriteIntoFile(Main.java:27)
    at Main.main(Main.java:6)
Caused by: java.io.NotSerializableException: UserInfo
    at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184)
    at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348)
    at Main.WriteIntoFile(Main.java:20)
    ... 1 more
Hello World!

Process finished with exit code 0

　　顺着堆栈信息，我们来看一下 ObjectOutputStream 的 writeObject0() 方法。其部分源码如下：

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());
    }
}

也就是说，ObjectOutputStream 在序列化的时候，会判断被序列化的对象是哪一种类型，字符串？数组？枚举？还是 Serializable，如果全都不是的话，抛出 NotSerializableException。

假如 UserInfo 实现了 Serializable 接口，就可以序列化和反序列化了。　　

import java.io.Serializable;

public class UserInfo implements Serializable {
    private int UserId;
    private String UserName;
    public int getUserId() {
        return UserId;
    }
    public void setUserId(int userId) {
        UserId = userId;
    }
    public String getUserName() {
        return UserName;
    }
    public void setUserName(String userName) {
        UserName = userName;
    }
    
}

具体序列化的过程如下：

以 ObjectOutputStream 为例，它在序列化的时候会依次调用 writeObject()→writeObject0()→writeOrdinaryObject()→writeSerialData()→invokeWriteObject()→defaultWriteFields()。

private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc)
        throws IOException
    {
        Class<?> cl = desc.forClass();
        desc.checkDefaultSerialize();

        int primDataSize = desc.getPrimDataSize();
        desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);
        bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);

        ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);
        Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];
        int numPrimFields = fields.length - objVals.length;
        desc.getObjFieldValues(obj, objVals);
        for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {

            try {
                writeObject0(objVals[i],
                             fields[numPrimFields + i].isUnshared());
            }
        }
    }

那反序列化呢？反序列化的过程如下：

以 ObjectInputStream 为例，它在反序列化的时候会依次调用 readObject()→readObject0()→readOrdinaryObject()→readSerialData()→defaultReadFields()。

private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc)
        throws IOException
    {
        Class<?> cl = desc.forClass();
        desc.checkDefaultSerialize();

        int primDataSize = desc.getPrimDataSize();
        desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);
        bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);

        ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);
        Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];
        int numPrimFields = fields.length - objVals.length;
        desc.getObjFieldValues(obj, objVals);
        for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {

            try {
                writeObject0(objVals[i],
                             fields[numPrimFields + i].isUnshared());
            }
        }
    }

Serializable 接口之所以定义为空，是因为它只起到了一个标识的作用，告诉程序实现了它的对象是可以被序列化的，但真正序列化和反序列化的操作并不需要它来完成。

注意事项：

1. static 和 transient 修饰的字段是不会被序列化的。

　　证明：在UserInfo类里面加入一个字段：  private static int Age; 

　　然后跑一边程序，发现输出的文件中是没有 Age的内容的；

　　为什么出现这种现象呢？

　　因为，序列化保存的是对象的状态，而 static 修饰的属性是属于类的状态，所以序列化是不会序列 static 修饰的属性；

 

除了 Serializable 之外，Java 还提供了一个序列化接口 Externalizable。

有什么不同呢？

首先，把 UserInfo 类实现的接口 Serializable 替换为 Externalizable。

可以看到语法提示需要实现两个方法：

package Model;

import java.io.*;

public class UserInfo implements Externalizable {

    private int UserId;
    private String UserName;
    private static int Age=12;

    public static int getAge() {
        return Age;
    }
    public static void setAge(int age) {
        Age = age;
    }
    public int getUserId() {
        return UserId;
    }
    public void setUserId(int userId) {
        UserId = userId;
    }
    public String getUserName() {
        return UserName;
    }
    public void setUserName(String userName) {
        UserName = userName;
    }

    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {

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

    }
}