Java——谈谈框架中经常见到的序列化与反序列化技术

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简介: Java——谈谈框架中经常见到的序列化与反序列化技术

文章目录:


1.序列化和反序列化的概念

2.JDK类库中有关序列化和反序列化的API

3.实例一:序列化单个对象

4.实例二:序列化多个对象(一个List集合)

5.实例三:关于序列化版本号

5.1 不添加序列化版本号

5.2 手动添加序列化版本号

6.关于IDEA中设置手动添加序列化版本号的方法

1.序列化和反序列化的概念


把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化
把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化


对象的序列化主要有两种用途:
  1把对象的字节序列永久地保存到硬盘上,通常存放在一个文件中;
  2在网络上传送对象的字节序列。

在很多应用中,需要对某些对象进行序列化,让它们离开内存空间,入住物理硬盘,以便长期保存。比如最常见的是Web服务器中的Session对象,当有 10万用户并发访问,就有可能出现10万个Session对象,内存可能吃不消,于是Web容器就会把一些seesion先序列化到硬盘中,等要用了,再把保存在硬盘中的对象还原到内存中。


当两个进程在进行远程通信时,彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据,都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列,才能在网络上传送;接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

2.JDK类库中有关序列化和反序列化的API


java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流,它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化,把得到的字节序列写到一个目标输出流中。


java.io.ObjectInputStream代表对象输入流,它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列,再把它们反序列化为一个对象,并将其返回。


只有实现了SerializableExternalizable接口的类的对象才能被序列化。Externalizable接口继承自 Serializable接口,实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为,而仅实现Serializable接口的类可以采用默认的序列化方式


对象序列化包括如下步骤:  

1创建一个对象输出流,它可以包装一个其他类型的目标输出流,如文件输出流;  

2通过对象输出流的writeObject()方法写对象。


对象反序列化的步骤如下:  

1创建一个对象输入流,它可以包装一个其他类型的源输入流,如文件输入流;  

2通过对象输入流的readObject()方法读取对象。 

3.实例一:序列化单个对象


首先写一个Student实体类

package com.songzihao.bean;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
/**
 *
 */
public class Student implements Serializable {
    @Serial
    private static final long serialVersionUID = 3766644755010787032L;
    private Integer id;
    private String name;
    public Student() {
    }
    public Student(Integer id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

执行序列化操作。

package com.songzihao.bean;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
/**
 * 1.参与序列化和反序列化的对象,必须实现 java.io.Serializable 接口
 *   public interface Serializable {
 *   }
 *   这是一个标志性接口,其中什么方法也没有,起到了标识标志的作用
 *   Serializable接口是给Java虚拟机参考的,Java虚拟机看到这个接口之后,会为这个类自动生成一个序列化版本号
 */
public class ObjectOutputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Student student=new Student(666,"张起灵");
        //序列化
        ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("student"));
        //序列化对象
        oos.writeObject(student);
        //刷新
        oos.flush();
        //关闭
        oos.close();
    }
}


执行反序列化操作。

package com.songzihao.bean;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
/**
 *
 */
public class ObjectInputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //反序列化
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("student"));
        Student student= (Student) ois.readObject();
        //反序列化回来的是一个Java对象,所以这里调用了对象的toString方法
        System.out.println(student);
        //关闭
        ois.close();
    }
}

4.实例二:序列化多个对象(一个List集合


首先写一个User实体类。

package com.songzihao.entity;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
/**
 *
 */
public class User implements Serializable {
    @Serial
    private static final long serialVersionUID = -3558401670195225456L;
    private Integer id;
    //transient关键字表示游离的,不参与序列化
    private transient String name;
    public User() {
    }
    public User(Integer id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

执行序列化操作。


package com.songzihao.entity;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 *
 */
public class ObjectOutputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建一个List集合
        List<User> userList=new ArrayList<>();
        userList.add(new User(1,"张起灵"));
        userList.add(new User(2,"小哥"));
        userList.add(new User(3,"闷油瓶"));
        //序列化多个对象
        ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("userList"));
        oos.writeObject(userList);
        oos.flush();
        oos.close();
    }
}

执行反序列化操作。


package com.songzihao.entity;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.util.List;
/**
 *
 */
public class ObjectInputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("userList"));
        List<User> userList= (List<User>) ois.readObject();
        for (User user : userList) {
            System.out.println(user);
        }
        ois.close();
    }
}

5.实例三:关于序列化版本号


在上面两个实例中,我们会看到实体类中总会出现这样一行代码:

private static final long serialVersionUID = -3558401670195225456L;

这个东西其实就是序列化版本号,那么为什么实现 Serializable 接口的类都需要有一个这样的序列化版本号呢?

下面我们先来看一下如果不添加序列化版本号会出现什么问题。


5.1 不添加序列化版本号

package com.songzihao.domain;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
public class Person implements Serializable {
    //Java虚拟机看到实现Serializable接口之后,会自动生成一个序列化版本号
    //假设这两个属性是十年前写好的
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, String sex) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

依次执行序列化和反序列化操作。

package com.songzihao.domain;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
/**
 *
 */
public class ObjectOutputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Person person=new Person("张起灵","男");
        ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person"));
        oos.writeObject(person);
        oos.flush();
        oos.close();
    }
}
package com.songzihao.domain;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
public class ObjectInputStreamTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("person"));
        Person person= (Person) ois.readObject();
        System.out.println("person = " + person);
        ois.close();
    }
}

可以在上面的输出结果中,看到正确无误的实现了序列化和反序列化操作。

那么假如说,这个Person实体类是我昨天编写的,其中只有 nameagesex三个属性,到今天,我突然想给这个类添加一个 hobby 属性,然后再次执行反序列化操作行不行呢?(因为我们已经执行过序列化操作了,所以这里只需要执行反序列化操作,看看能不能从硬盘中拿到最新的类文件中的内容就行了)

下面是修改之后的Person实体类。

package com.songzihao.domain;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
public class Person implements Serializable {
    //Java虚拟机看到实现Serializable接口之后,会自动生成一个序列化版本号
    //假设这两个属性是昨天写好的
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    //今天,又添加一个hobby属性
    //源代码改动之后,需要重新编译,进而生成全新的字节码文件
    //并且Java虚拟机会再次生成一个新的序列化版本号
    //此时,回到反序列化代码中,运行就会报错!!!
    private String hobby;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, String sex) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

序列化和反序列化操作的代码和上面的是一样的,这里不再给出代码,直接给出执行反序列化之后的运行结果。可以看到,代码运行报错了!!!

/**
 * java.io.InvalidClassException:
 *      com.songzihao.domain.Person;
 *      local class incompatible:
 *          stream classdesc serialVersionUID = -2636134556316626889, (昨天的序列化版本号)
 *          local class serialVersionUID = -5103901396738868535 (今天的序列化版本号)
 * 两次生成的序列化版本号不一致
 */

在这里,就要聊一聊Java中是通过什么来区分类的?


1.    首先通过类名进行比对,如果类名不一样,肯定就不是同一个类。

2.    如果类名一样,怎么办呢?这就需要用到——序列化版本号来区分!!!


也就是说,我昨天写的那个Person类,Java虚拟机给我生成了一个序列化版本号,此时我执行序列化和反序列化操作,完全可以将类文件内容通过对象输出流写入到硬盘中,也完全可以通过对象输入流从硬盘中读取到之前写入的内容。然而我今天修改Person类添加了一个属性,Java虚拟机又给我生成了一个序列化版本号,这两个序列化版本号是不一样的,也就是说这两个类虽然同名(但序列化版本号不一样,所以就不是同一个类),这个时候我再去执行反序列化操作,读取到的是今天新生成的这个序列化版本号,肯定就报错了啊,因为这并不是昨天的那个序列化版本号,内容一改变,自然就不一样了呗!!!

说白了,这种自动生成序列化版本号的方法有一个缺陷就是:代码不能修改!!!


5.2 手动添加序列化版本号

下面,我们来聊聊关于手动指定序列化版本号serialVersionUID👇👇👇


serialVersionUID的取值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。如果对类的源代码作了修改,再重新编译,新生成的类文件的serialVersionUID的取值有可能也会发生变化。


每个类的serialVersionUID的默认值完全依赖于Java编译器的实现,对于同一个类,用不同的Java编译器编译,有可能会导致不同的 serialVersionUID,也有可能相同。


为了提高serialVersionUID的独立性和确定性,强烈建议在一个可序列化类中显示的定义serialVersionUID,为它赋予明确的值


在下面的代码中,我们再次执行反序列化操作。

package com.songzihao.domain;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
/**
 * 凡是一个类实现了Serializable接口,建议给该类提供一个固定不变的序列化版本号
 * 这样,以后这个类即使代码修改了,但是序列化版本号不变,Java虚拟机会认为这是同一个类
 */
public class Person implements Serializable {
    @Serial
    private static final long serialVersionUID = -6374292363662261865L;
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
//    private String hobby;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, String sex) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

依次执行序列化和反序列化。可以看到代码正常执行。


Person类中,添加一个hobby属性,再次执行反序列化操作。(因为上一步已经执行过序列化了)

package com.songzihao.domain;
import java.io.Serial;
import java.io.Serializable;
/**
 * 凡是一个类实现了Serializable接口,建议给该类提供一个固定不变的序列化版本号
 * 这样,以后这个类即使代码修改了,但是序列化版本号不变,Java虚拟机会认为这是同一个类
 */
public class Person implements Serializable {
    @Serial
    private static final long serialVersionUID = -6374292363662261865L;
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
    private String hobby;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, String sex) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }
    //getter and setter
    //toString
}

可以看到,代码仍然正确无误的执行。这就是手动指定序列化版本号的好处!!!即使代码修改也没任何问题,因为序列化版本号固定在此,类就是唯一的,无论何时我从硬盘中读取数据均可!!!

6.关于IDEA中设置手动添加序列化版本号的方法


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