深入理解Java对象序列化

怼烎@ 2022-05-24 01:38 231阅读 0赞

本文转自：https://blog.csdn.net/zero\_\_007/article/details/52254308

转载自：http://www.blogjava.net/jiangshachina/archive/2012/02/13/369898.html

### 1.什么是Java对象序列化 ###

使用Java对象序列化，在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来，再将这些字节组装成对象。必须注意地是，对象序列化保存的是对象的"状态"，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。  
       除了在持久化对象时会用到对象序列化之外，当使用RMI(远程方法调用)，或在网络中传递对象时，都会用到对象序列化。Java序列化API为处理对象序列化提供了一个标准机制。

### 2.简单示例 ###

在Java中，只要一个类实现了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此处将创建一个可序列化的类Person，本文中的所有示例将围绕着该类或其修改版。  
       Gender类，是一个枚举类型，表示性别：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public enum Gender \{  
2.      MALE, FEMALE  
3.  \}

Java枚举类型都会默认继承类java.lang.Enum，而该类实现了Serializable接口，所以枚举类型对象都是默认可以被序列化的。  
       Person类，实现了Serializable接口：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Person implements Serializable \{  
2.    
3.      private String name = null;  
4.    
5.      private Integer age = null;  
6.    
7.      private Gender gender = null;  
8.    
9.      public Person() \{  
10.         System.out.println("none-arg constructor");  
11.     \}  
12.   
13.     public Person(String name, Integer age, Gender gender) \{  
14.         System.out.println("arg constructor");  
15.         this.name = name;  
16.         this.age = age;  
17.         this.gender = gender;  
18.     \}  
19.   
20.     public String getName() \{  
21.         return name;  
22.     \}  
23.   
24.     public void setName(String name) \{  
25.         this.name = name;  
26.     \}  
27.   
28.     public Integer getAge() \{  
29.         return age;  
30.     \}  
31.   
32.     public void setAge(Integer age) \{  
33.         this.age = age;  
34.     \}  
35.   
36.     public Gender getGender() \{  
37.         return gender;  
38.     \}  
39.   
40.     public void setGender(Gender gender) \{  
41.         this.gender = gender;  
42.     \}  
43.   
44.     @Override  
45.     public String toString() \{  
46.         return "\[" + name + ", " + age + ", " + gender + "\]";  
47.     \}  
48. \}

SimpleSerial，是一个简单的序列化程序，它先将一个Person对象保存到文件person.out中，然后再从该文件中读出被存储的Person对象，并打印该对象。

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class SimpleSerial \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) throws Exception \{  
4.          File file = new File("person.out");  
5.    
6.          ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
7.          Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);  
8.          oout.writeObject(person);  
9.          oout.close();  
10.   
11.         ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
12.         Object newPerson = oin.readObject(); // 没有强制转换到Person类型  
13.         oin.close();  
14.         System.out.println(newPerson);  
15.     \}  
16. \}

上述程序的输出的结果为：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  arg constructor  
2.  \[John, 31, MALE\]

此时必须注意的是，当重新读取被保存的Person对象时，并没有调用Person的任何构造器，看起来就像是直接使用字节将Person对象还原出来的。  
       当Person对象被保存到person.out文件中之后，我们可以在其它地方去读取该文件以还原对象，但必须确保该读取程序的CLASSPATH中包含有Person.class，否则会抛出ClassNotFoundException。

### 3.Serializable的作用 ###

为什么一个类实现了Serializable接口，它就可以被序列化呢？在上面的示例中，使用ObjectOutputStream来持久化对象，在该类中有如下代码：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException \{  
2.      ...   
3.      if (obj instanceof String) \{  
4.          writeString((String) obj, unshared);  
5.      \} else if (cl.isArray()) \{  
6.          writeArray(obj, desc, unshared);  
7.      \} else if (obj instanceof Enum) \{  
8.          writeEnum((Enum) obj, desc, unshared);  
9.      \} else if (obj instanceof Serializable) \{  
10.         writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);  
11.     \} else \{  
12.         if (extendedDebugInfo) \{  
13.             throw new NotSerializableException(cl.getName() + "\\n"  
14.                     + debugInfoStack.toString());  
15.         \} else \{  
16.             throw new NotSerializableException(cl.getName());  
17.         \}  
18.     \}  
19.     ...   
20. \}

从上述代码可知，如果被写对象的类型是String，或数组，或Enum，或Serializable，那么就可以对该对象进行序列化，否则将抛出NotSerializableException。

### 4.序列化机制 ###

如果仅仅只是让某个类实现Serializable接口，而没有其它任何处理的话，则就是使用默认序列化机制。使用默认机制，在序列化对象时，不仅会序列化当前对象本身，还会对该对象引用的其它对象也进行序列化，同样地，这些其它对象引用的另外对象也将被序列化。  
       在现实应用中，有些时候不能使用默认序列化机制。比如，希望在序列化过程中忽略掉敏感数据，或者简化序列化过程。为此需要为某个字段声明为transient，那么序列化机制就会忽略被transient修饰的字段。

### 5.transient关键字 ###

将Person类中的age字段声明为transient，如下所示，

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Person implements Serializable \{  
2.      ...  
3.      transient private Integer age = null;  
4.      ...  
5.  \}

再执行SimpleSerial应用程序，会有如下输出：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  arg constructor  
2.  \[John, null, MALE\]

可见，age字段未被序列化。

### 6.writeObject()与readObject() ###

对于上被声明为transitive的字段age，除了将transitive关键字去掉之外，是否还有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person类中添加两个方法：writeObject()与readObject()，如下所示：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Person implements Serializable \{  
2.      ...  
3.      transient private Integer age = null;  
4.      ...   
5.    
6.      private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException \{  
7.          out.defaultWriteObject();  
8.          out.writeInt(age);  
9.      \}  
10.   
11.     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException \{  
12.         in.defaultReadObject();  
13.         age = in.readInt();  
14.     \}  
15. \}

在writeObject()方法中会先调用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，该方法会执行默认的序列化机制，此时会忽略掉age字段。然后再调用writeInt()方法显示地将age字段写入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用则是针对对象的读取，其原理与writeObject()方法相同。  
       再次执行SimpleSerial应用程序，则又会有如下输出：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  arg constructor  
2.  \[John, 31, MALE\]

必须注意地是，writeObject()与readObject()都是private方法，那么它们是如何被调用的呢？毫无疑问，是使用反射。详情可见ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。

### 7.Externalizable接口 ###

无论是使用transient关键字，还是使用writeObject()和readObject()方法，其实都是基于Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一个序列化接口Externalizable，使用该接口之后，之前基于Serializable接口的序列化机制就将失效。此时将Person类修改成如下，

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Person implements Externalizable \{  
2.    
3.      private String name = null;  
4.    
5.      transient private Integer age = null;  
6.    
7.      private Gender gender = null;  
8.    
9.      public Person() \{  
10.         System.out.println("none-arg constructor");  
11.     \}  
12.   
13.     public Person(String name, Integer age, Gender gender) \{  
14.         System.out.println("arg constructor");  
15.         this.name = name;  
16.         this.age = age;  
17.         this.gender = gender;  
18.     \}  
19.   
20.     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException \{  
21.         out.defaultWriteObject();  
22.         out.writeInt(age);  
23.     \}  
24.   
25.     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException \{  
26.         in.defaultReadObject();  
27.         age = in.readInt();  
28.     \}  
29.   
30.     @Override  
31.     public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException \{  
32.   
33.     \}  
34.   
35.     @Override  
36.     public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException \{  
37.   
38.     \}  
39.        
40. \}

此时再执行SimpleSerial程序之后会得到如下结果：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  arg constructor  
2.  none-arg constructor  
3.  \[null, null, null\]

从该结果，一方面可以看出Person对象中任何一个字段都没有被序列化。另一方面这此序列化过程调用了Person类的无参构造器。  
       Externalizable继承于Serializable，当使用该接口时，序列化的细节需要由程序员去完成。如上所示的代码，由于writeExternal()与readExternal()方法未作任何处理，那么该序列化行为将不会保存/读取任何一个字段。这也就是为什么输出结果中所有字段的值均为空。  
       另外，若使用Externalizable进行序列化，当读取对象时，会调用被序列化类的无参构造器去创建一个新的对象，然后再将被保存对象的字段的值分别填充到新对象中。这就是为什么在此序列化过程中Person类的无参构造器会被调用。由于这个原因，实现Externalizable接口的类必须要提供一个无参的构造器，且它的访问权限为public。  
       对上述Person类作进一步的修改，使其能够对name与age字段进行序列化，但要忽略掉gender字段，如下代码所示：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Person implements Externalizable \{  
2.    
3.      private String name = null;  
4.    
5.      transient private Integer age = null;  
6.    
7.      private Gender gender = null;  
8.    
9.      public Person() \{  
10.         System.out.println("none-arg constructor");  
11.     \}  
12.   
13.     public Person(String name, Integer age, Gender gender) \{  
14.         System.out.println("arg constructor");  
15.         this.name = name;  
16.         this.age = age;  
17.         this.gender = gender;  
18.     \}  
19.   
20.     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException \{  
21.         out.defaultWriteObject();  
22.         out.writeInt(age);  
23.     \}  
24.   
25.     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException \{  
26.         in.defaultReadObject();  
27.         age = in.readInt();  
28.     \}  
29.   
30.     @Override  
31.     public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException \{  
32.         out.writeObject(name);  
33.         out.writeInt(age);  
34.     \}  
35.   
36.     @Override  
37.     public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException \{  
38.         name = (String) in.readObject();  
39.         age = in.readInt();  
40.     \}  
41.        
42. \}

执行SimpleSerial之后会有如下结果：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  arg constructor  
2.  none-arg constructor  
3.  \[John, 31, null\]

###    8.readResolve() ###

当使用Singleton模式时，应该是期望某个类的实例应该是唯一的，但如果该类是可序列化的，那么情况可能会略有不同。为了能在序列化过程仍能保持单例的特性，可以在单例类中添加一个readResolve()方法，在该方法中直接返回单例对象，如下所示：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  private Object readResolve() throws ObjectStreamException \{  
2.          return InstanceHolder.instatnce;  
3.  \}

无论是实现Serializable接口，或是Externalizable接口，当从I/O流中读取对象时，readResolve()方法都会被调用到。实际上就是用readResolve()中返回的对象直接替换在反序列化过程中创建的对象，而被创建的对象则会被垃圾回收掉。

[view plain]: https://blog.csdn.net/zero__007/article/details/52254308#