java序列化与反序列化

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定义

Java序列化是指把Java对象转换为字节序列的过程;

Java反序列化是指把字节序列恢复为Java对象的过程。

应用场景

当两个进程进行远程通信时,可以相互发送各种类型的数据,包括文本、图片、音频、视频等, 而这些数据都会以二进制序列的形式在网络上传送。那么当两个Java进程进行通信时,如何实现进程间的对象传送呢?这就需要Java序列化与反序列化了。一方面,发送方需要把这个Java对象转换为字节序列,然后在网络上传送;另一方面,接收方需要从字节序列中恢复出Java对象。数据传输便是序列化与反序列化的主要应用场景之一。当然也可用于数据的存储与读取。

实现方式

java的序列化有两种方式:

  1. 实现序列化接口Serializable,这个使用的比较多。Serializable接口是一个空的接口,它的主要作用就是标识这个类的对象是可序列化的。
  2. 实现接口Externalizable。Exterinable继承了Serializable,是Serializable的一个扩展,对于哪些属性可以序列化,哪些可以反序列化可以做详细地约束。

相关工具类:

  1. java.io.ObjectOutputStream:表示对象输出流

    它是OutputStream类的一个子类,对应的ObjectOutputStream.WriteObject(Object object)就要求参数object实现Serializable接口。

    使用方式如下:

    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    
    String fileName = "test.txt";  //文件名
    LoginInfo info = new LoginInfo("chen","123"); //某个待序列化对象,LoginInfo类须实现Serializable接口
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(fileName)); //创建输出流
    oos.writeObject(info);   //序列化
    oos.close();   //关闭流
    
  2. java.io.ObjectInputStream:表示对象输入流

    相应地,它的readObject(Object object)方法从输入流中读取字节序列,再把它们反序列化成为一个对象,并返回。

    使用方式如下:

    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.ObjectInputStream;
    
    String fileName = "test.txt";
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(fileName));
    LoginInfo info2 = (LoginInfo)ois.readObject();
    ois.close();
    

方式一:实现Serializable接口

Serializable源码

/*
 * Copyright (c) 1996, 2005, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 * ORACLE PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 */
package java.io;
/**
 * Serializability of a class is enabled by the class implementing the
 * java.io.Serializable interface. Classes that do not implement this
 * interface will not have any of their state serialized or
 * deserialized.  All subtypes of a serializable class are themselves
 * serializable.  The serialization interface has no methods or fields
 * and serves only to identify the semantics of being serializable.
 *
 * @author  unascribed
 * @see java.io.ObjectOutputStream
 * @see java.io.ObjectInputStream
 * @see java.io.ObjectOutput
 * @see java.io.ObjectInput
 * @see java.io.Externalizable
 * @since   JDK1.1
 */
public interface Serializable {
}

中间还省略了很多注释,再忽略上面留下的注释,发现这个接口是空的!没有字段,没有方法,只是标识一个类的对象是否可序列化(实现了这个接口,就表示可以序列化)。

serialVersionUID的作用

实现Serializable接口前后并没有增加新方法,只是多了一个serialVersionUID,其实这个字段也不是必须的。若不写serialVersionUID。程序也能运行成功,不过eclipe会显示警告。

其实,Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时,JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较,如果相同就认为是一致的,可以进行反序列化,否则就会出现序列化版本不一致的异常(InvalidCastException)。

所以最好有这个字段,那么要如何添加呢?鼠标移动到警告处,eclipse在给出警告的同时也给出了解决方法:

  1. 添加默认值,即1L;
  2. 添加自动产生的ID值,我的是8685376332791485990L;(推荐)
  3. 通过@SuppressWarnings 批注取消特定代码段(即,类或方法)中的警告。

java实现

package serialize;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
import java.util.Date;

public class LoginInfo implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 8685376332791485990L;
    private String username;
    private String password;
    private Date logindate;
    public LoginInfo(){
        System.out.println("non-parameter constructor");
    }
    public LoginInfo(String username, String password){
        System.out.println("parameter constructor");
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.logindate = new Date();
    }
    public String toString(){
        return "username="+username+",password="+password+",logindate="+logindate;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        LoginInfo info = new LoginInfo("chen","123");
        System.out.println(info);
        String fileName = "info_serializable.txt";
        System.out.println("Serialize object");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(fileName));
        oos.writeObject(info);
        oos.close();
        System.out.println("Deserialize object");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(fileName));
        LoginInfo info2 = (LoginInfo)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(info2);
    }
}

运行结果:

parameter constructor
username=chen,password=123,logindate=Sun Feb 19 09:33:38 CST 2017
Serialize object
Deserialize object
username=chen,password=123,logindate=Sun Feb 19 09:33:38 CST 2017

之后会在项目目录下生成文件info_serializable.txt,虽然存成了txt格式,但并不能使用普通文本格式打开,会出现乱码。

transicent的作用

如果,不希望某些字段被序列化,如LoginInfo中的username,只需在对应字段的定义时使用关键词transient:

// private String password;
private transient String password;

再次运行程序,结果如下:

parameter constructor
username=chen,password=123,logindate=Sun Feb 19 09:50:34 CST 2017
Serialize object
Deserialize object
username=chen,password=null,logindate=Sun Feb 19 09:50:34 CST 2017

password反序列化后的结果为null,达到了保护密码的目的。

方式二:实现Externalizable接口

Externalizable源码

/*
 * Copyright (c) 1996, 2004, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 * ORACLE PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 */

package java.io;
import java.io.ObjectOutput;
import java.io.ObjectInput;

/**
 * @author  unascribed
 * @see java.io.ObjectOutputStream
 * @see java.io.ObjectInputStream
 * @see java.io.ObjectOutput
 * @see java.io.ObjectInput
 * @see java.io.Serializable
 * @since   JDK1.1
 */
public interface Externalizable extends java.io.Serializable {
    /**
     * @param out the stream to write the object to
     * @exception IOException Includes any I/O exceptions that may occur
     */
    void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;
    /**
     * @param in the stream to read data from in order to restore the object
     * @exception IOException if I/O errors occur
     * @exception ClassNotFoundException If the class for an object being
     *              restored cannot be found.
     */
    void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;
}

Externalizable继承了Serializable接口,并添加了两个新的方法,分别表示在哪些字段能被序列化和哪些字段能够反序列化。

java实现

erialVersionUID和之前一样,最好添加。(但不添加的话,eclipse竟然连警告都没有!!无奈,只能自己随便写个数了。)

package serialize;

import java.io.Externalizable;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutput;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.Date;

public class LoginInfo2 implements Externalizable{
    private static final long serialVersionUID = 4297291454171868241L;
    private String username;
    private String password;
    private Date logindate;
    public LoginInfo2(){
        System.out.println("non-parameter constructor");
    }
    public LoginInfo2(String username, String password){
        System.out.println("parameter constructor");
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.logindate = new Date();
    }
    public String toString(){
        return "username="+username+
                ",password="+password+
                ",logindate="+logindate;
    }
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        out.writeObject(logindate);
        out.writeUTF(username);
        
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException,
            ClassNotFoundException {
        logindate = (Date)in.readObject();
        username = (String)in.readUTF();        
    }
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        LoginInfo2 info = new LoginInfo2("chen","123");
        System.out.println(info);
        String fileName = "info_externalizable.txt";
        
        System.out.println("Serialize object");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(fileName));
        oos.writeObject(info);
        oos.close();
        System.out.println("Deserialize object");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(fileName));
        LoginInfo2 info2 = (LoginInfo2)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(info2);
    }
}

运行结果:

parameter constructor
username=chen,password=123,logindate=Sun Feb 19 10:53:57 CST 2017
Serialize object
Deserialize object
non-parameter constructor
username=chen,password=null,logindate=Sun Feb 19 10:53:57 CST 2017

实现了和Serializable+transient同样的目的。

无参构造函数

仔细分析运行结果,发现这种方式反序列化的时候竟然调用了无参构造函数。对于恢复Serializable对象,完全以它存储的二进制为基础来构造,而不调用构造函数。而对于一个Externalizable对象,public的无参构造函数将会被调用。如果没有public的无参构造函数,运行时会报异常(Invalid Class Exception : LoginInfo2 ; no valid constructor...),之后会调用readExternal 读取数据。源码的注释中也做了如下说明:

Object Serialization uses the Serializable and Externalizable interfaces. Object persistence mechanisms can use them as well. Each object to be stored is tested for the Externalizable interface.

  • If the object supports Externalizable, the writeExternal method is called. If the object does not support Externalizable and does implement Serializable, the object is saved using ObjectOutputStream.
  • When an Externalizable object is reconstructed, an instance is created using the public no-arg constructor, then the readExternal method called. Serializable objects are restored by reading them from an ObjectInputStream.

transcient还有效果吗

对于externalizable实现方式的代码做如下修改:

// private Date logindate;
private transient Date logindate;

运行结果与代码改动之前一样,说明transcient在externalizable实现的类中失效了

总结

  1. 两个流:objectOutputStream、ObjectInputStream

    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(fileName));
    oos.writeObject(info);  
    oos.close(); 
    
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(fileName));
    LoginInfo info2 = (LoginInfo)ois.readObject();
    ois.close();
    
  2. serialVersionUID的作用

    Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的,所以实现Serializable或Externalizable接口都最好有serialVersionUID这一字段,没有会报警告。

  3. Serializable与Externalizable的关系

    Serializable是个空接口,用于指示某类的对象是否可以序列化。Externalizable接口继承了Serializable接口,添加了writeExternal、readExternal方法。

  4. transient关键字

    在Serializable接口实现的类中,transient修饰的字段不参与序列化过程;在Externalizable接口实现的类中,transient无效。即:transient只能与Serializable搭配使用。

    public class LoginInfo implements Serializable{
     private static final long serialVersionUID = 8685376332791485990L;
     private String username;
     private transient String password; //不参与序列化过程
         ......
    }
    
  5. writeExternal、readExternal 与无参构造函数

    Externalizable实现的类对象,序列化与反序列化由writeExternal与readExternal两个函数控制(内部操作的字段要对应),而且反序列时会先调用无参构造函数创建实例对象,再通过readExternal读取数据。所以Externalizable实现的类若想反序列化,必须有无参构造函数。而恢复Serializable对象,完全以之前存储的二进制为基础来构造,不调用构造函数。

参考

  1. Java序列化与反序列化
  2. Java序列化—transient关键字和Externalizable接口
  3. Java序列化的几种方式
  4. serialVersionUID的作用
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