你确定懂了Java中的序列化机制吗

简介: 你确定懂了Java中的序列化机制吗

概述


java中的序列化可能大家像我一样都停留在实现Serializable接口上,对于它里面的一些核心机制没有深入了解过。直到最近在项目中踩了一个坑,就是序列化对象添加一个字段以后,使用方系统报了反序列化失败,原因是我们双方的序列化对象没有加上serialVersionUID,那你们知道下面几个问题吗:

  1. 序列化对象中的serialVersionUID 是干嘛用的?
  2. 如何修改默认的序列化机制?
  3. 如何使用序列化的方式克隆对象?


对象序列化和反序列化机制


序列化: 将对象转成二进制写到输出流的过程。

反序列化: 通过输入流读回二进制转成对象的过程。

通过对象的序列化和反序列化机制可以实现对象在网络之间传输。

在Java中,如果一个对象要想实现序列化,必须要实现下面两个接口之一:

  • Serializable 接口
  • Externalizable 接口

这里我们先讲解常用的Serializable 接口。

writeObject序列化过程栗子:

@Test
public void testSerializable() throws FileNotFoundException {
    User user = new User("alvin", 19);
    // 文件输出流
    FileOutputStream bout = new FileOutputStream("user.dat");
    try (ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(bout)) {
        // 序列化
        out.writeObject(user);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User implements Serializable {
    private String username;
    private Integer age;
}

结果:

1671191029457.jpg

readObject反序列化栗子:

现在模拟另外一个系统需要反序列化user.dat

@Test
public void testDeSerializable() throws FileNotFoundException {
    User user = null;
    // 写到内存中,当然也可以写到文件中
    FileInputStream fis = new FileInputStream("user.dat");
    try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fis)) {
        // 反序列化 readObject
        user = (User) in.readObject();
    } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    Assert.assertEquals("alvin", user.getUsername());
}

如果User类不实现Serializable接口, 那会怎么样?

当然是报错了,如下图:

1671191039559.jpg

小结:

一个对象想要被序列化,那么它的类就要实现此接口或者它的子接口。


修改默认的序列化机制


默认的情况下,如果实现了Serializable接口的对象进行序列化的时候,默认会将全部的数据域,也就是成员变量进行序列化输出,那往往有时候并不需要这样,有什么方法可以修改序列化机制呢?下面提供3中方式。


使用transient关键字


将成员变量标记成transient,那么在序列化的过程中这些数据域会被跳过,如下图所示:

1671191063448.jpg

这是一种最简单的方式,但是不够灵活。


自定义readObject、writeObject方法


序列化类中可以通过定义下面签名的方法:

  • private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException
  • private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException

只要类中有这两个签名的方法,那么就不会调用默认的序列化,取而代之调用这些方法。

本例我们举个jdk中的例子,ArrayList就实现了这两个方法,重写了序列化机制。

1671191091531.jpg

主要原因ArrayList底层的数组通常会预留一些容量,等容量不足时再扩充容量,那么有些空间可能就没有实际存储元素,采用自定义方式实现序列化时,就可以保证只序列化实际存储的那些元素,而不是整个数组,从而节省空间和时间。


实现Externalizable接口


Externalizable接口想必大家很少用到,它是Serializable接口的子类,用户要实现的writeExternal()和readExternal() 方法,用来决定如何序列化和反序列化。

因为序列化和反序列化方法需要自己实现,因此可以指定序列化哪些属性,而transient在这里无效。

对Externalizable对象反序列化时,会先调用类的无参构造方法,这是有别于默认反序列方式的。如果把类的不带参数的构造方法删除,或者把该构造方法的访问权限设置为private、默认或protected级别,会抛出java.io.InvalidException: no valid constructor异常,因此Externalizable对象必须有默认构造函数,而且必需是public的。

举例说明:

public class User2 implements Externalizable {
    private String username;
    private Integer age;
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        out.writeUTF(username);
        out.writeInt(age);
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        username = in.readUTF();
        age = in.readInt();
    }
}


serialVersionUID的作用


这就回到概述中提到的项目中遇到的问题,现在简要描述下:

A系统中的序列化对象User用的最新版本如下:

1671191108076.jpg

B系统中反序列化的对象,还是老的User版本如下:

1671191117264.jpg

这时候A系统生成的序列化文件,交给B系统反序列化时,出错了, 如下图:

1671191123537.jpg

原因:

类定义发生了变化,比如添加、删除、修改类中的数据域后,它的唯一标记符或者称为SHA指纹、或者理解为serialVersionUID都会发生变化,这个值会保存在序列化二进制中,如果反序列化过程发现对不上,就会报错,如上图所示。

那么如何处理呢?

这时候,我们如果觉得这个序列化对象是可以兼容的,那么可以自定义一个serialVersionUID的静态成员变量,它就不会自动生成,而是直接用这个值,如下图:

1671191131766.jpg


使用序列化clone


clone大家都知道吧,在深拷贝的时候编码还是很麻烦的,借用序列化机制可以实现深拷贝。做法很简单,就是将对象序列化到输出流中,然后读回。

public class SerialCloneable implements Cloneable, Serializable {
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        try {
            // 保存到字节数组流
            ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
            try(ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(bout)) {
                out.writeObject(this);
            }
            // 读取
            try(InputStream bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray())) {
                ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bin);
                return in.readObject();
            }
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            CloneNotSupportedException e2 = new CloneNotSupportedException();
            e2.initCause(e);
            throw e2;
        }
    }
}

1671191143293.jpg

注意一点,这种方式性能不高,通常比显示构建、复制数据要慢不少。


总结


本文讲解了序列化的一些核心机制,不再简简单单的停留在序列化就是实现Serializable接口了,希望能帮助到大家。

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