Java序列化
什么是序列化
所谓的序列化，即把java对象以二进制形式保存到内存、文件或者进行网络传输。从二进制的形式恢复成为java对象，即反序列化。
通过序列化可以将对象持久化，或者从一个地方传输到另一个地方。这方面的应用有RMI，远程方法调用。
java中实现序列化有两种方式，实现Serializable接口或者Externalizable接口。这篇总结只讨论Serializable的情况。
public class SerializeTest implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
public String str;
public SerializeTest(String str) {
this.str = str;
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
SerializeTest test = new SerializeTest("hello");
ByteArrayOutputStream oStream = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(oStream);
objectOutputStream.writeObject(test);//序列化
ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(oStream.toByteArray()));
SerializeTest obj = (SerializeTest) inputStream.readObject();//反序列化
System.out.println(obj.str);
}
}
上面的代码演示了类SerializeTest实现序列化和反序列化的过程。
所有的序列化和反序列化过程都是java默认实现的，你只需要实现接口Serializable，就能得到一个实现了序列化的类。
通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream分别将序列化对象输出或者写入到某个流当中。流的目的地可以是内存字节数组(上例)、文件、或者网络。
下面研究一下序列化过程中的几个问题：
静态变量如何序列化
public class SeriaUtil {
ByteArrayInputStream bInputStream;
ByteArrayOutputStream byOutputStream;
ObjectOutputStream outputStream ;
ObjectInputStream inputStream;
public void seria(Object test) throws IOException {
if (byOutputStream == null) {
byOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
}
if (outputStream == null) {
outputStream = new ObjectOutputStream(byOutputStream);
}
outputStream.writeObject(test);
// System.out.println(byOutputStream.toByteArray().length);
}
public Object reSeria() throws IOException, ClassNotFoundException {
if (bInputStream == null) {
bInputStream = new ByteArrayInputStream(byOutputStream.toByteArray());
}
if (inputStream == null) {
inputStream = new ObjectInputStream(bInputStream);
}
Object obj = inputStream.readObject();
return obj;
}
}
public class StaticTest implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
public static int A = 0;
public static String B = "hello";
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
//先序列化类，此时 A=0 B = hello
SeriaUtil seriaUtil = new SeriaUtil();
StaticTest test = new StaticTest();
seriaUtil.seria(test);
//修改 静态变量的值
StaticTest.A = 1;
StaticTest.B = "world";
StaticTest obj = (StaticTest) seriaUtil.reSeria();
//输出 A = 1 B = world
System.out.println(obj.A);
System.out.println(obj.B);
}
}
上面的代码说明了，静态变量不会被序列化。
序列化StaticTest实例test时，静态变量 A=0 B="hello"，序列化之后，修改StaticTest类的静态变量值，A=1 B="world"，
此时反序列化得到之前序列化的实例对象赋给obj，发现obj的静态变量变为A=1 B="world"，说明静态变量并未序列化成功。
事实上，在序列化对象时，会忽略对象中的静态变量。很好理解，静态变量是属于类的，而不是某个对象的状态。我们序列化面向的是对象，是想要将对象的状态保存下来，所以
静态变量不会被序列化。反序列化得到的对象中的静态变量的值是当前jvm中静态变量的值。静态变量对于同一个jvm中同一个类加载器加载的类来说，是一样的。对于同一个静态变量，不会存在同一个类的不同实例拥有不同的值。
同一对象序列化两次，反序列化后得到的两个对象是否相等
这个问题提到的相等，是指是否为同一对象，即==关系
在某些情况下，确保这种关系是很重要的。比如王经理和李经理拥有同一个办公室，即存在引用关系：
public class Manager{
Room room;
public Manager(Room r){
room = r;
}
}
public class Room{}
public class APP{
public void main(String args[]){
Room room = new Room();
Manager wang = new Manager(room);
Manager li = new Manager(room);
}
}
反序列化之后，wang，li，room的这种引用关系不应该发生变化。通过代码验证一下：
public class ReferenceTest implements Serializable{
public String a;
public ReferenceTest() {
a = "hah";
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("构造对象********************");
ReferenceTest test = new ReferenceTest();
System.out.println("序列化**********************");
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
util.seria(test);
util.seria(test);//第二次序列化该对象
System.out.println("反序列化**********************");
ReferenceTest obj = (ReferenceTest) util.reSeria();
ReferenceTest obj1 = (ReferenceTest) util.reSeria();
System.out.println(obj == obj1);//true
System.out.println(obj == test);//false
}
}
上面的例子证明（System.out.println(obj == obj1);//true），同一对象序列化多次之后，反序列化得到的多个对象相等，即内存地址一致。
使用同一个ObjectOutputStream对象序列化某个实例时，如果该实例还没有被序列化过，则序列化，若之前已经序列化过，则不再进行序列化，只是做一个标记而已。
所以在反序列化时，可以保持原有的引用关系。
System.out.println(obj == test);//false 也可以理解，反序列化之后重建了该对象，内存地址必然是新分配的，故obj != test
父类没有实现Serializable，父类中的变量如何序列化
public class SuperTest{
public String superB;
public SuperTest() {
superB = "hehe";
System.out.println("super 无参构造函数");
}
public SuperTest(String b){
System.out.println("super 有参构造函数");
superB = b;
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
System.out.println("构造对象*******************");
SonTest sonTest = new SonTest("son", "super");
System.out.println("序列化*********************");
SeriaUtil seriaUtil = new SeriaUtil();
seriaUtil.seria(sonTest);
System.out.println("反序列化******************");
SonTest obj = (SonTest) seriaUtil.reSeria();
System.out.println(obj.sonA);
System.out.println(obj.superB);
}
}
class SonTest extends SuperTest implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
public String sonA;
public SonTest() {
System.out.println("son 无参构造函数");
}
public SonTest(String a, String b) {
super(b);
System.out.println("son 有参构造函数");
sonA = a;
}
}
输出：
构造对象*******************
super 有参构造函数
son 有参构造函数
序列化*********************
反序列化******************
super 无参构造函数
son
hehe
通过上面的代码可以看出，父类如果没有实现serializable，反序列化时会调用父类的无参构造函数初始化父类当中的变量。
所以，我们可以通过显示声明父类的无参构造函数，并在其中初始化变量值来控制反序列化后父类变量的值。
transient使用
实现了serializable接口的类在序列化时默认会将所有的非静态变量进行序列化。我们可以控制某些字段不被默认的序列化机制序列化。
比如，有些字段是跟当前系统环境相关的或者涉及到隐私的，需要保密的。这些字段是不可以被序列化到文件中或者通过网络传输的。我们可以通过为这些字段声明
transient关键字，保证其不被序列化。
被关键字transient声明的变量不会被序列化，反序列化时该变量会被自动填充为null（int 为0）。我们也可以为这些字段实现自己的序列化机制。
public class TransientTest implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1L;
public transient String str;
public TransientTest() {
str = "hello";
}
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
out.defaultWriteObject();
String encryption = "key" + str;
out.writeObject(encryption);
}
private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
in.defaultReadObject();
String encryption = (String) in.readObject();
str = encryption.substring("key".length(), encryption.length());
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
TransientTest test = new TransientTest();
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
util.seria(test);
TransientTest reSeria = (TransientTest) util.reSeria();
System.out.println(reSeria.str);//hello
}
}
通过实现writeObject和readObject实现自己的序列化机制。上面的代码模拟了一个加密的序列化过程。
成员变量没有实现序列化
序列化某个实例时，如果这个实例含有对象类型的成员变量，那么同时会触发该变量的序列化机制。这时就要求这个成员变量也实现Serializable接口，如果没有实现该接口，抛出异常。
public class VariableTest implements Serializable{
Variable variable ;
public VariableTest() {
variable = new Variable();
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
System.out.println("构造对象*************");
VariableTest variableTest = new VariableTest();
System.out.println("序列化**************");
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
//抛出异常：java.io.NotSerializableException
util.seria(variableTest);
System.out.println("反序列化****************");
VariableTest obj = (VariableTest) util.reSeria();
System.out.println(obj.variable.a);//抛出异常：Exception in thread "main" java.io.NotSerializableException: space.kyu.Variable
}
}
class Variable {
public String a;
public Variable(){
a = "hehe";
}
}
单例模式下的序列化
public class SingleTest implements Serializable{
public static SingleTest instance = new SingleTest();
private SingleTest(){}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
SingleTest test = SingleTest.instance;
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
util.seria(test);
SingleTest reSeria = (SingleTest) util.reSeria();
System.out.println(reSeria == SingleTest.instance);//false
}
}
由上面的代码可以看出，有两个SingleTest实例同时存在，通过反序列化破坏了单例模式。反序列化时会开辟新的内存空间重新实例化对象，所以单例模式被破坏。
为了解决这种问题，可以实现readResolve()方法。
public class SingleTest implements Serializable{
public static SingleTest instance = new SingleTest();
private SingleTest(){}
private Object readResolve() {
return SingleTest.instance;
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
SingleTest test = SingleTest.instance;
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
util.seria(test);
SingleTest reSeria = (SingleTest) util.reSeria();
System.out.println(reSeria == SingleTest.instance);//true
}
}
序列化版本
代码是在不断的演化的。1.1版本的类可以读取1.0版本的序列化文件吗？这就涉及到序列化的版本管理。
每个序列化版本都有其唯一的ID，他是数据域类型和方法签名的指纹。当类的定义产生变化时，他的指纹也会跟着产生变化，对象流将拒绝读入具有不同指纹的对象。
如果想保持早期版本的兼容，首先要获取这个类早期版本的指纹。
我们可以使用 jdk自带的工具 serialver 获得这个指纹：serialver Test
staic final long serialVersionUID = -1423859403827594712L
然后将1.1版本中Test类的serialVersionUID常量定义为上面的值，即可序列化老版本的代码。
如果一个类具有名为serialVersionUID的常量，那么java就不会再主动计算这个值，而是直接将其作为这个版本类的指纹。没有特殊要求的话，一般都显示的声明serialVersionUID：private static final long serialVersionUID = 1L;来保证兼容性
如果对象流中的对象具有在当前版本中没有的数据域，那么对象流会忽略这些数据；如果当前版本具有对象流中所没有的数据域，那么这些新加的域将被设为默认值。
序列化与克隆
反序列化重新构建对象的机制提供了一种克隆对象的简便途径，只要对应的类可序列化即可。
做法很简单：直接将对象序列化到输出流当中，然后将其读回。这样产生的对象是对现有对象的一个深拷贝。
public class CloneTest implements Serializable, Cloneable {
public String str;
public CloneTest(String str) {
this.str =str;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
SeriaUtil util = new SeriaUtil();
try {
util.seria(this);
CloneTest reSeria = (CloneTest) util.reSeria();
return reSeria;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
CloneTest test = new CloneTest("hi");
CloneTest clone = (CloneTest) test.clone();
System.out.println(clone.str);//hi
System.out.println(clone == test);//false
}
}
这样克隆对象的优点是简单，缺点是比普通的克隆实现要慢的多。
