Java 序列化-阿里云开发者社区

读完这篇文章你将会收获到

Serializable 和 Externalizable 的使用
序列化 ID 问题
静态变量序列化
父类的序列化
ArrayList 序列化:为啥 size 被序列化两次?
序列化对单例的破坏

序列化就是将对象的状态信息转为可以存储或者传输的形式的过程

比如说将对象序列化之后存储在硬盘上

比如说将对象序列化之后返回给调用方

反序列化则是序列化的反过程

Serializable

我们在 Java 中经常借助 Serializable 和 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 进行序列化和反序列化操作

public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private String wish;
 .............
 .............
}
复制代码

private void serialize() throws Exception {
    Person person = new Person();
    person.setName("coderLi");
    person.setWish("被关注");
    FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("coderLi.per");
    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
    objectOutputStream.writeObject(person);
    objectOutputStream.close();
    fileOutputStream.close();
}
private void deserialize() throws Exception {
    FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("coderLi.per");
    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
    Person person = (Person) objectInputStream.readObject();
    System.out.println(person);
}
复制代码

在 Java 中一个对象想要序列化成功、必须满足两个条件

该类必须实现 Serializable 接口
该对象的所有属性都是可序列化的，如果不想参与序列化或者不能序列化、则可以使用 transient 修饰

在 Serializable 接口中其实并无任何的方法、只是单纯的一个空接口。它的作用仅仅是作为一个标记。我们可以在 java.io.ObjectOutputStream#writeObject0 中找到其判断

// remaining cases
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 {
  .......
  .......
   throw new NotSerializableException(cl.getName());
}
复制代码

可以看到如果你既不是 String , Array , Enum , 也不是 Serializable , 那么你就等着吃异常吧 !

Externalizable

Externalizable 继承 Serializable 接口并添加了两个方法，通过实现这两个类来序列化或反序列化对象

public interface Externalizable extends java.io.Serializable {
    void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;
    void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;
}
复制代码

public class Animal implements Externalizable {
   private String name;
   private int age;
  @Override
 public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
    System.out.println(out.getClass().getSimpleName());
  out.writeInt(age);
  out.writeObject(name);
 }
 @Override
 public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
    System.out.println(in.getClass().getSimpleName());
  age = in.readInt();
  name = (String) in.readObject();
 }
}
复制代码

但是使用 Externalizable 要注意

必须提供一个 public 的无参构造方法(因为反序列化的时候是先创建一个对象然后再调用 readExternal 方法)
写入的顺序与读取的顺序要一致

调试发现、序列化的时候 ObjectOutput 的参数对象的类型是 ObjectOutputStream 、反序列化的时候 ObjectInput 的参数对象的类型是 ObjectInputStream

序列化 ID

在上面的例子中、我们都没有加上 serialVersionUID , 我们现在在 Animal 中加上并随意赋值

private static final long serialVersionUID = 1L;
复制代码

然后我将其序列化到 animal.ani 文件中、然后修改 serialVersionUID 的值变为 2L、然后看看会发生什么

java.io.InvalidClassException: com.demo.Animal; 
local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 1, 
local class serialVersionUID = 2
复制代码

我们可以从异常信息中知道、序列化的时候是有保存其 serialVersionUID 的，如果反序列化的时候两个值不一致、则会反序列化失败

那假如我们不指定这个静态常量的值，它是根据什么生成的？

其实这个值的生成是根据这个类的信息去生成的，我尝试了一下、不指定 serialVersionUID 序列化之后、然后为这个类增加一个非 final 的属性，反序列化就报上面的异常了。当然，你也可以为这个类增加方法、同样也会导致 serialVersionUID 不同继而反序列化失败

所以没有什么特殊要求的时候、我们可以将 serialVersionUID 设置为 1 (当然也可以是其他值，只要指定值就行) , 那么就不会说因为服务端升级改东西了，客户端暂时没有升级而导致反序列化失败

静态变量序列化

默认情况下、静态变量不参与序列化。对象的序列化、当然只是序列化对象的属性啦

例子就不贴了

父类的序列化

要将父类的属性也序列化、那就让父类实现 Serializable 接口吧。如果父类不实现呢？那爸爸你给我一个无参的构造方法吧，那么这个时候我就不序列化你了，但是因为又这个无参的构造函数、那么我在反序列化的时候就可以调用这个构造函数、因为 Java 里面、是先有父对象才有子对象嘛，当然反序列完之后的父类属性、如果没有在在无参构造方法中赋值的话、那么就是其类型的默认的值了

ArrayList 序列化

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
      transient Object[] elementData; 
  private int size;
............
}
复制代码

我们在上面的已经分析了

// remaining cases
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 {
  .......
  .......
   throw new NotSerializableException(cl.getName());
} 
复制代码

当一个对象是 Serializable 的实例、那么就会进入到 writeOrdinaryObject 中，那么我们看看它这个方法做了什么

private void writeOrdinaryObject(Object obj,
                                 ObjectStreamClass desc,
                                 boolean unshared)
    throws IOException
{
    try {
        desc.checkSerialize();
        bout.writeByte(TC_OBJECT);
        writeClassDesc(desc, false);
        handles.assign(unshared ? null : obj);
        if (desc.isExternalizable() && !desc.isProxy()) {
            writeExternalData((Externalizable) obj);
        } else {
            writeSerialData(obj, desc);
        }
    } finally {
    }
}
复制代码

ArrayList 并没有实现 Externalizable 接口，所以直接进入到 writeSerialData 方法中

private void writeSerialData(Object obj, ObjectStreamClass desc)
    throws IOException
{
    ObjectStreamClass.ClassDataSlot[] slots = desc.getClassDataLayout();
    for (int i = 0; i < slots.length; i++) {
        ObjectStreamClass slotDesc = slots[i].desc;
        if (slotDesc.hasWriteObjectMethod()) {
              ...........
                // 这里这里是重点
                slotDesc.invokeWriteObject(obj, this);
                bout.setBlockDataMode(false);
                bout.writeByte(TC_ENDBLOCKDATA);
            } finally {
                curContext.setUsed();
                curContext = oldContext;
            }
            curPut = oldPut;
        } else {
            defaultWriteFields(obj, slotDesc);
        }
    }
}
复制代码

我们能看到这里有一个分支，如果你有一个叫做 writeObject 的方法，那么我就调用你这个方法进行序列化，如果你没有则调用 defaultWriteFields 方法。我们看看 slotDesc.invokeWriteObject 方法吧

void invokeWriteObject(Object obj, ObjectOutputStream out)
    throws IOException, UnsupportedOperationException
{
    requireInitialized();
    if (writeObjectMethod != null) {
        try {
            writeObjectMethod.invoke(obj, new Object[]{ out });
        } catch (InvocationTargetException ex) {
            ...... 
            throw (IOException) th;
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new InternalError(ex);
        }
    } else {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}
/** class-defined writeObject method, or null if none */
private Method writeObjectMethod;
/** class-defined readObject method, or null if none */
private Method readObjectMethod;
复制代码

我们看到这两个属性的定义、一个是 writeObject、一个是 readObject ，这里便去 invoke

我们再回到 ArrayList 这个方法，巧了、在 ArrayList 中还真有这么两个方法

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
    throws java.io.IOException{
    // Write out element count, and any hidden stuff
    int expectedModCount = modCount;
    // 将当前类的非静态(non-static)和非瞬态(non-transient)字段写入流
    // 在这里也会将size字段写入。
    s.defaultWriteObject();
  // 序列化数组包含元素数量，为了向后兼容
   // 两次将size写入流
    s.writeInt(size);
    // 按照顺序写入，只写入到数组包含元素的结尾，并不会把数组的所有容量区域全部写入
    for (int i=0; i<size; i++) {
        s.writeObject(elementData[i]);
    }
    if (modCount != expectedModCount) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}
/**
 * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is,
 * deserialize it).
 */
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
    elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
  // 将流中的的非静态(non-static)和非瞬态(non-transient)字段读取到当前类
     // 包含 size
    s.defaultReadObject();
    // Read in capacity
    s.readInt(); // ignored
    if (size > 0) {
        // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
        int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
        SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
        ensureCapacityInternal(size);
        Object[] a = elementData;
        // Read in all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            a[i] = s.readObject();
        }
    }
}
复制代码

其实为啥 ArrayList 需要自定义一个序列化和反序列化?其实大概看看其序列化的代

码、就能大概估摸出其意图，ArrayList 中的数组大小本身是比实际存储的元素个数要多的，我们序列化的时候没必要将没有用到的数组空间也序列化下来、显然是浪费性能的

其实代码中可以看到 size 被序列化了两次，而在反序列化的时候却直接丢弃第二次序

列化的 size ? why

其实这么做是为了兼容问题、在旧版本的 JDK 中、ArrayList 的实现有所不同、会对 length 字段进行序列化

而在现在的版本中、不再序列化 length 了。为了能是新版本的序列化的对象能在旧版中能顺利的反序列化、所以就将 size 序列化两次了

序列化对单例的破坏

我们常见的单例模式比如说 DCL

public class Singleton implements Serializable{
    private volatile static Singleton singleton;
    private Singleton (){}
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
复制代码

我们将其序列化、然后反序列化、那么得到的是一个新的对象，而不是原来的对象、也就是说 JVM 中现在同时存在两个 Singleton 对象了

其实挺扯淡的、你想单例还实现 Serializable 接口? 哈哈哈、好吧，那我们把 Serializable 接口去掉，那是不是还可以通过反射创建一个新的实例，那行我们在构造方法中判断一下静态变量 singleton 是否为空、不为 null 就直接抛异常。貌似这样子还行，但是这个判断放在构造函数里面是否会太迟了。

我们回到上面的代码中、假设就是有这么扯淡的代码、要单例还实现了 Serializable 接口、那么我们可以保障其在 JVM 中的唯一性呢

我们查看 ObjectInputStream 的 readObject 方法开始追踪

readObject->readObject0->readOrdinaryObject
复制代码

在这个方法里面看到了一个比较跟上面 invokeWriteObject 类似的方法: invokeReadResolve

点进去看了下、哦吼、我们可以在 Singleton 中实现一个 readResolve 的方法、它会在反序列化的时候被调用到、然后就最终返回给反序列化调用方

public Object readResolve(){
    return singleton;
}
复制代码

但是这里还是存在这么一个问题、在某个时刻，JVM 确实存在过两个这个单例类的对象、即使它没有被返回给反序列化的调用方，但却是真实存在

那么有没有一个好的单例模式可以用呢？有、那就是枚举。因为枚举的反序列化最终调用的是 Enum.valueOf 的方法

其实这就是为啥推荐使用枚举作为单例的原因。对于反射调用构造方法、枚举也是做了限制直接抛异常的

Java 序列化

Serializable

Externalizable

序列化 ID

静态变量序列化

父类的序列化

ArrayList 序列化

序列化对单例的破坏

热门文章

最新文章

相关课程

相关电子书

相关实验场景