Java 之 I/O 系列 02 ——序列化（一）

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Java 之 I/O 系列 02 ——序列化（一） 

Java 之 I/O 系列 02 ——序列化（二）

一 序列化概述

　　序列化，简单来讲，就是以“流”的方式来保存对象，至于保存的目标地址，可以是文件，可以是数据库，也可以是网络，即通过网络将对象从一个节点传递到另一个节点。

　　在Java的I/O结构中，有ObjectOutputStream和ObjectInputStream，它们可以实现将对象输出为二进制流，并从二进制流中获取对象，那为什么还需要序列化呢？这需要从Java变量的存储结构谈起，我们知道对Java来说，基础类型存储在栈上，复杂类型（引用类型）存储在堆中，对于基础类型来说，上述的操作时可行的，但对复杂类型来说，上述操作过程中，可能会产生重复的对象，造成错误。

　　而序列化的工作流程如下：

　　1）通过输出流保存的对象都有一个唯一的序列号。

　　2）当一个对象需要保存时，先对其序列号进行检查。

　　3）当保存的对象中已包含该序列号时，不需要再次保存，否则，进入正常保存的流程。

　　正是通过序列号的机制，序列化才可以完整准确的保存对象的各个状态。

　　序列化保存的是对象中的各个属性的值，而不是方法或者方法签名之类的信息。对于方法或者方法签名，只要JVM能够找到正确的ClassLoader，那么就可以invoke方法。

　　序列化不会保存类的静态变量，因为静态变量是作用于类型，而序列化作用于对象。

用来实现序列化的类都在java.io包中，我们常用的类或接口有：

ObjectOutputStream:提供序列化对象并把其写入流的方法

ObjectInputStream：读取流并反序列化对象

Serializable：一个对象想要被序列化，那么它的类就要实现 此接口

二 序列化示例

 先通过一个简单的例子演示一起序列化/反序列化的过程

Book.java

public class Book implements Serializable {

    private int isbn;
    public Book(int isbn){
        this.isbn = isbn;
    }
    public int getIsbn() {
        return isbn;
    }
    public void setIsbn(int isbn) {
        this.isbn = isbn;
    }
    
    public String toString(){
        return "Book [isbn = "+isbn+"]";
    }
    
}

Student.java

public class Student implements Serializable {

    private Book book;
    private String name;

    public Student(Book book, String name) {
        this.book = book;
        this.name = name;

    }

    public Book getBook() {
        return book;
    }

    public void setBook(Book book) {
        this.book = book;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String toString() {
        return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
    }

}

Simulator.java

/**
 * 序列化 
 * @ClassName: Simulator 
 * @author Xingle
 * @date 2014-6-25 下午5:45:00
 */
public class Simulator {
    public static void main(String[] args) {
        new Simulator().go();
    }

    private void go() {
        Student student = new Student(new Book(2014), "xingle");
        try {
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test"));
            out.writeObject(student);
            System.out.println("object has been written  ");
            out.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        try {
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test"));
            Student stuRead = (Student) in.readObject();
            System.out.println("object read here");
            System.out.println(stuRead);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

运行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=Book [isbn = 2014], name=xingle]

 可以看到，读取到的对象与保存的对象状态一样。这里有几点需要说明一下：

1、基本类型 的数据可以直接序列化

2、对象要被序列化，它的类必须要实现Serializable接口;如果一个类中有引用类型的实例变量，这个引用类型也要实现Serializable接口。比如上面 的例子中，Student类中有一个Book类型 的实例就是，要想让Student的对象成功序列化，那么Book也必须要实现Serializable接口。

3、这个语句：

ObjectOutputStreamout  = newObjectOutputStream(new FileOutputStream("seria"));

我们知道 FileOutputStream类有一个带有两个参数的重载Constructor——FileOutputStream(String,boolean),其第二个参数如果为true且String代表的文件存在，那么将把新的内容写到原来文件的末尾而非重写这个文件，这里我们不能用这个版本的构造函数，也就是说我们必须重写这个文件，否则在读取这个文件反序列化的过程中就会抛出异常，导致只有我们第一次写到这个文件中的对象可以被反序列化，之后程序就会出错。

下面的问题是如果 我们上面 用到的Book类没有实现Serializable接口，但是我们还想序列化Student类的对象 ，怎么办。

Java为我们提供了transient这个关键字。如果一个变量被声明成transient，那么 在序列化的过程 中，这个变量是会被无视的。我们还是通过对上面的代码进行小的修改来说明 这个问题。

新的Book类不实现Serializable接口

public class Book {

    private int isbn;
    public Book(int isbn){
        this.isbn = isbn;
    }
    public int getIsbn() {
        return isbn;
    }
    public void setIsbn(int isbn) {
        this.isbn = isbn;
    }
    
    public String toString(){
        return "Book [isbn = "+isbn+"]";
    }
    
}

因为我们要序列化Student类的对象，所以我们必须实现Serializable接口，然而Book是Student的一个实例变量，它的类没有实现Serializable接口，所以为了顺序完成序列化，我们把这个实例变量声明为transient以在序列化的过程中跳过它。

public class Student implements Serializable {

    private transient Book book;
    private String name;

    public Student(Book book, String name) {
        this.book = book;
        this.name = name;

    }

    public Book getBook() {
        return book;
    }

    public void setBook(Book book) {
        this.book = book;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String toString() {
        return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
    }

}

Simulator.java和上面的一样，看一下运行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=null, name=xingle]

可以看到，student对象被成功的序列化了。因为序列化过程中跳过了Book实例，所以当恢复对象状态的时候 ，它被赋予了默认值null，这也就意味着我们不能使用它。那如果Book类没有实现Serializable接口，但我们还想对它的状态进行保存，这可以实现吗？

java针对这种情况有一种特殊的机制—— 一组私有（回调）方法（这个马上在代码中看到），可以在要被序列化的类中实现它们，在序列化和的序列化的过程中它们会被自动调用。所以在这组方法中我们可以调用ObjectOutputStream/ObjectInputStream的一些有用方法来实现对象状态的保存。下面还是通过例子来说明：

Book类和Simulator类都不变，我们来看一下新的Student类：

public class Student implements Serializable {

    private transient Book book;
    private String name;

    public Student(Book book, String name) {
        this.book = book;
        this.name = name;

    }

    public Book getBook() {
        return book;
    }

    public void setBook(Book book) {
        this.book = book;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String toString() {
        return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
    }
    
    //这个方法会在序列化的过程中被调用
    private void writeObject(ObjectOutputStream out)
    {
        try {
            //这个方法会把这当前中非静态变量和非transient变量写到流中 ,在这里就把name写到了流中。 
            out.defaultWriteObject();
            //ObjectOutputStream中提供了写基本类型数据的方法 
            out.writeInt(book.getIsbn());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    //这个方法会在反序列化的过程中被调用  
    private void readObject(ObjectInputStream in)
    {
        try {
            //和defaultWriteObject()方法相对应，默认的反序列化方法，会从流中读取 非静态变量和非transient变量 
            in.defaultReadObject();
            //用这个方法来读取一个int型值，这里我们是读取书号  
            int isbn = in.readInt();
            book = new Book(isbn);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

看下执行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=Book [isbn = 2014], name=xingle]

正如预料 的一样，成功了。要注意的点我在代码的注释中有说明，请好好看下代码。

还有一点在代码中没写出来 ，就是一定要注意写入和读取的顺序一定要对应。像上面如果你是先写基本类型数据的话，那在读取的时候也一定要先读取基本类型的数据，文件是有position的。

最后，还有两个问题：

1、如果一个类没有实现Serializable接口，但是它的基类实现 了，这个类可不可以序列化？

2、和上面相反，如果一个类实现了Serializable接口，但是它的父类没有实现 ，这个类可不可以序列化？

第1个问题：一个类实现 了某接口，那么它的所有子类都间接实现了此接口，所以它可以被 序列化。

第2个问题：Object是每个类的超类，但是它没有实现 Serializable接口，但是我们照样在序列化对象，所以说明一个类要序列化，它的父类不一定要实现Serializable接口。但是在父类中定义的状态能被正确 的保存以及读取吗？

还有一点，序列化保存对象的状态，而静态（static）变量不是对象的 状态，所以它们不会被序列化。