深入理解Java對象的序列化與反序列化的應用

2019-11-26 16:05:12

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當兩個進程在進行遠程通信時，彼此可以發送各種類型的數據。無論是何種類型的數據，都會以二進制序列的形式在網絡上傳送。發送方需要把這個Java對象轉換為字節序列，才能在網絡上傳送；接收方則需要把字節序列再恢復為Java對象。
把Java對象轉換為字節序列的過程稱為對象的序列化。
把字節序列恢復為Java對象的過程稱為對象的反序列化。
對象的序列化主要有兩種用途：
1）把對象的字節序列永久地保存到硬盤上，通常存放在一個文件中；
2）在網絡上傳送對象的字節序列。
一． JDK類庫中的序列化API
java.io.ObjectOutputStream代表對象輸出流，它的writeObject(Object obj)方法可對參數指定的obj對象進行序列化，把得到的字節序列寫到一個目標輸出流中。
java.io.ObjectInputStream代表對象輸入流，它的readObject()方法從一個源輸入流中讀取字節序列，再把它們反序列化為一個對象，并將其返回。
只有實現了Serializable和Externalizable接口的類的對象才能被序列化。Externalizable接口繼承自Serializable接口，實現Externalizable接口的類完全由自身來控制序列化的行為，而僅實現Serializable接口的類可以采用默認的序列化方式。
對象序列化包括如下步驟：
1）創建一個對象輸出流，它可以包裝一個其他類型的目標輸出流，如文件輸出流；
2）通過對象輸出流的writeObject()方法寫對象。
對象反序列化的步驟如下：
1）創建一個對象輸入流，它可以包裝一個其他類型的源輸入流，如文件輸入流；
2）通過對象輸入流的readObject()方法讀取對象。
下面讓我們來看一個對應的例子，類的內容如下：

復制代碼代碼如下:

import java.io.*;
import java.util.Date;

public class ObjectSaver {

public static void main(String[] args) throws Exception {
　ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:""objectFile.obj"));

　//序列化對象
　Customer customer = new Customer("阿蜜果", 24);
　out.writeObject("你好!");
　out.writeObject(new Date());
　out.writeObject(customer);
　out.writeInt(123);
　out.close();

　//反序列化對象
　ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:""objectFile.obj"));
　System.out.println("obj1=" + (String) in.readObject());
　System.out.println("obj2=" + (Date) in.readObject());
　Customer obj3 = (Customer) in.readObject();
　System.out.println("obj3=" + obj3);
　int obj4 = in.readInt();
　System.out.println("obj4=" + obj4);
　in.close();
}
}

class Customer implements Serializable {
private String name;
private int age;
public Customer(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public String toString() {
return "name=" + name + ", age=" + age;
}
}

輸出結果如下：

二．實現Serializable接口
ObjectOutputStream只能對Serializable接口的類的對象進行序列化。默認情況下，ObjectOutputStream按照默認方式序列化，這種序列化方式僅僅對對象的非transient的實例變量進行序列化，而不會序列化對象的transient的實例變量，也不會序列化靜態變量。
當ObjectOutputStream按照默認方式反序列化時，具有如下特點：
1）如果在內存中對象所屬的類還沒有被加載，那么會先加載并初始化這個類。如果在classpath中不存在相應的類文件，那么會拋出ClassNotFoundException；
2）在反序列化時不會調用類的任何構造方法。
如果用戶希望控制類的序列化方式，可以在可序列化類中提供以下形式的writeObject()和readObject()方法。

復制代碼代碼如下:

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

當ObjectOutputStream對一個Customer對象進行序列化時，如果該對象具有writeObject()方法，那么就會執行這一方法，否則就按默認方式序列化。在該對象的writeObjectt()方法中，可以先調用ObjectOutputStream的defaultWriteObject()方法，使得對象輸出流先執行默認的序列化操作。同理可得出反序列化的情況，不過這次是defaultReadObject()方法。

有些對象中包含一些敏感信息，這些信息不宜對外公開。如果按照默認方式對它們序列化，那么它們的序列化數據在網絡上傳輸時，可能會被不法份子竊取。對于這類信息，可以對它們進行加密后再序列化，在反序列化時則需要解密，再恢復為原來的信息。

默認的序列化方式會序列化整個對象圖，這需要遞歸遍歷對象圖。如果對象圖很復雜，遞歸遍歷操作需要消耗很多的空間和時間，它的內部數據結構為雙向列表。
在應用時，如果對某些成員變量都改為transient類型，將節省空間和時間，提高序列化的性能。
三．實現Externalizable接口
Externalizable接口繼承自Serializable接口，如果一個類實現了Externalizable接口，那么將完全由這個類控制自身的序列化行為。Externalizable接口聲明了兩個方法：

復制代碼代碼如下:

public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException , ClassNotFoundException

前者負責序列化操作，后者負責反序列化操作。
在對實現了Externalizable接口的類的對象進行反序列化時，會先調用類的不帶參數的構造方法，這是有別于默認反序列方式的。如果把類的不帶參數的構造方法刪除，或者把該構造方法的訪問權限設置為private、默認或protected級別，會拋出java.io.InvalidException: no valid constructor異常。
四．可序列化類的不同版本的序列化兼容性
凡是實現Serializable接口的類都有一個表示序列化版本標識符的靜態變量：

復制代碼代碼如下:

private static final long serialVersionUID;

以上serialVersionUID的取值是Java運行時環境根據類的內部細節自動生成的。如果對類的源代碼作了修改，再重新編譯，新生成的類文件的serialVersionUID的取值有可能也會發生變化。
類的serialVersionUID的默認值完全依賴于Java編譯器的實現，對于同一個類，用不同的Java編譯器編譯，有可能會導致不同的serialVersionUID，也有可能相同。為了提高哦啊serialVersionUID的獨立性和確定性，強烈建議在一個可序列化類中顯示的定義serialVersionUID，為它賦予明確的值。顯式地定義serialVersionUID有兩種用途：
1）在某些場合，希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有相同的serialVersionUID；
2）在某些場合，不希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有不同的serialVersionUID

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