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關(guān)于Java序列化的文章早已是汗牛充棟了，本文是對(duì)我個(gè)人過(guò)往學(xué)習(xí)，理解及應(yīng)用Java序列化的一個(gè)總結(jié)。此文內(nèi)容涉及Java序列化的基本原理，以及多種方法對(duì)序列化形式進(jìn)行定制。在撰寫(xiě)本文時(shí)，既參考了Thinking in Java, Effective Java，JavaWorld，developerWorks中的相關(guān)文章和其它網(wǎng)絡(luò)資料，也加入了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理解，文、碼并茂，希望對(duì)大家有所幫助。(持續(xù)更新中，2012.02.13最后更新)
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1. 什么是Java對(duì)象序列化
Java平臺(tái)允許我們?cè)趦?nèi)存中創(chuàng)建可復(fù)用的Java對(duì)象，但一般情況下，只有當(dāng)JVM處于運(yùn)行時(shí)，這些對(duì)象才可能存在，即，這些對(duì)象的生命周期不會(huì)比JVM的生命周期更長(zhǎng)。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，就可能要求在JVM停止運(yùn)行之后能夠保存(持久化)指定的對(duì)象，并在將來(lái)重新讀取被保存的對(duì)象。Java對(duì)象序列化就能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)該功能。
使用Java對(duì)象序列化，在保存對(duì)象時(shí)，會(huì)把其狀態(tài)保存為一組字節(jié)，在未來(lái)，再將這些字節(jié)組裝成對(duì)象。必須注意地是，對(duì)象序列化保存的是對(duì)象的"狀態(tài)"，即它的成員變量。由此可知，對(duì)象序列化不會(huì)關(guān)注類(lèi)中的靜態(tài)變量。
除了在持久化對(duì)象時(shí)會(huì)用到對(duì)象序列化之外，當(dāng)使用RMI(遠(yuǎn)程方法調(diào)用)，或在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對(duì)象時(shí)，都會(huì)用到對(duì)象序列化。Java序列化API為處理對(duì)象序列化提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，該API簡(jiǎn)單易用，在本文的后續(xù)章節(jié)中將會(huì)陸續(xù)講到。
2. 簡(jiǎn)單示例
在Java中，只要一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此處將創(chuàng)建一個(gè)可序列化的類(lèi)Person，本文中的所有示例將圍繞著該類(lèi)或其修改版。
Gender類(lèi)，是一個(gè)枚舉類(lèi)型，表示性別
- public enum Gender {
- MALE, FEMALE
- }
如果熟悉Java枚舉類(lèi)型的話，應(yīng)該知道每個(gè)枚舉類(lèi)型都會(huì)默認(rèn)繼承類(lèi)java.lang.Enum，而該類(lèi)實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，所以枚舉類(lèi)型對(duì)象都是默認(rèn)可以被序列化的。
Person類(lèi)，實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，它包含三個(gè)字段：name，String類(lèi)型；age，Integer類(lèi)型；gender，Gender類(lèi)型。另外，還重寫(xiě)該類(lèi)的toString()方法，以方便打印Person實(shí)例中的內(nèi)容。
- public class Person implements Serializable {
- private String name = null;
- private Integer age = null;
- private Gender gender = null;
- public Person() {
- System.out.println("none-arg constructor");
- }
- public Person(String name, Integer age, Gender gender) {
- System.out.println("arg constructor");
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.gender = gender;
- }
- public String getName() {
- return name;
- }
- public void setName(String name) {
- this.name = name;
- }
- public Integer getAge() {
- return age;
- }
- public void setAge(Integer age) {
- this.age = age;
- }
- public Gender getGender() {
- return gender;
- }
- public void setGender(Gender gender) {
- this.gender = gender;
- }
- @Override
- public String toString() {
- return "[" + name + ", " + age + ", " + gender + "]";
- }
- }
SimpleSerial，是一個(gè)簡(jiǎn)單的序列化程序，它先將一個(gè)Person對(duì)象保存到文件person.out中，然后再?gòu)脑撐募凶x出被存儲(chǔ)的Person對(duì)象，并打印該對(duì)象。
- public class SimpleSerial {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- File file = new File("person.out");
- ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
- Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);
- oout.writeObject(person);
- oout.close();
- ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
- Object newPerson = oin.readObject(); // 沒(méi)有強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到Person類(lèi)型
- oin.close();
- System.out.println(newPerson);
- }
- }
上述程序的輸出的結(jié)果為：
- arg constructor
- [John, 31, MALE]
此時(shí)必須注意的是，當(dāng)重新讀取被保存的Person對(duì)象時(shí)，并沒(méi)有調(diào)用Person的任何構(gòu)造器，看起來(lái)就像是直接使用字節(jié)將Person對(duì)象還原出來(lái)的。
當(dāng)Person對(duì)象被保存到person.out文件中之后，我們可以在其它地方去讀取該文件以還原對(duì)象，但必須確保該讀取程序的CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在讀取Person對(duì)象時(shí)并沒(méi)有顯示地使用Person類(lèi)，如上例所示)，否則會(huì)拋出ClassNotFoundException。
3. Serializable的作用
為什么一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，它就可以被序列化呢？在上節(jié)的示例中，使用ObjectOutputStream來(lái)持久化對(duì)象，在該類(lèi)中有如下代碼：
- private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {
- ...
- 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 {
- if (extendedDebugInfo) {
- throw new NotSerializableException(cl.getName() + "\n"
- + debugInfoStack.toString());
- } else {
- throw new NotSerializableException(cl.getName());
- }
- }
- ...
- }
從上述代碼可知，如果被寫(xiě)對(duì)象的類(lèi)型是String，或數(shù)組，或Enum，或Serializable，那么就可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行序列化，否則將拋出NotSerializableException。
4. 默認(rèn)序列化機(jī)制
如果僅僅只是讓某個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)Serializable接口，而沒(méi)有其它任何處理的話，則就是使用默認(rèn)序列化機(jī)制。使用默認(rèn)機(jī)制，在序列化對(duì)象時(shí)，不僅會(huì)序列化當(dāng)前對(duì)象本身，還會(huì)對(duì)該對(duì)象引用的其它對(duì)象也進(jìn)行序列化，同樣地，這些其它對(duì)象引用的另外對(duì)象也將被序列化，以此類(lèi)推。所以，如果一個(gè)對(duì)象包含的成員變量是容器類(lèi)對(duì)象，而這些容器所含有的元素也是容器類(lèi)對(duì)象，那么這個(gè)序列化的過(guò)程就會(huì)較復(fù)雜，開(kāi)銷(xiāo)也較大。
5. 影響序列化
在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，有些時(shí)候不能使用默認(rèn)序列化機(jī)制。比如，希望在序列化過(guò)程中忽略掉敏感數(shù)據(jù)，或者簡(jiǎn)化序列化過(guò)程。下面將介紹若干影響序列化的方法。
5.1 transient關(guān)鍵字
當(dāng)某個(gè)字段被聲明為transient后，默認(rèn)序列化機(jī)制就會(huì)忽略該字段。此處將Person類(lèi)中的age字段聲明為transient，如下所示，
- public class Person implements Serializable {
- ...
- transient private Integer age = null;
- ...
- }
再執(zhí)行SimpleSerial應(yīng)用程序，會(huì)有如下輸出：
- arg constructor
- [John, null, MALE]
可見(jiàn)，age字段未被序列化。
5.2 writeObject()方法與readObject()方法
對(duì)于上述已被聲明為transitive的字段age，除了將transitive關(guān)鍵字去掉之外，是否還有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person類(lèi)中添加兩個(gè)方法：writeObject()與readObject()，如下所示：
- public class Person implements Serializable {
- ...
- transient private Integer age = null;
- ...
- private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
- out.defaultWriteObject();
- out.writeInt(age);
- }
- private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
- in.defaultReadObject();
- age = in.readInt();
- }
- }
在writeObject()方法中會(huì)先調(diào)用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，該方法會(huì)執(zhí)行默認(rèn)的序列化機(jī)制，如5.1節(jié)所述，此時(shí)會(huì)忽略掉age字段。然后再調(diào)用writeInt()方法顯示地將age字段寫(xiě)入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用則是針對(duì)對(duì)象的讀取，其原理與writeObject()方法相同。再次執(zhí)行SimpleSerial應(yīng)用程序，則又會(huì)有如下輸出：
- arg constructor
- [John, 31, MALE]
必須注意地是，writeObject()與readObject()都是private方法，那么它們是如何被調(diào)用的呢？毫無(wú)疑問(wèn)，是使用反射。詳情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。
5.3 Externalizable接口
無(wú)論是使用transient關(guān)鍵字，還是使用writeObject()和readObject()方法，其實(shí)都是基于Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一個(gè)序列化接口--Externalizable，使用該接口之后，之前基于Serializable接口的序列化機(jī)制就將失效。此時(shí)將Person類(lèi)作如下修改，
- public class Person implements Externalizable {
- private String name = null;
- transient private Integer age = null;
- private Gender gender = null;
- public Person() {
- System.out.println("none-arg constructor");
- }
- public Person(String name, Integer age, Gender gender) {
- System.out.println("arg constructor");
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.gender = gender;
- }
- private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
- out.defaultWriteObject();
- out.writeInt(age);
- }
- private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
- in.defaultReadObject();
- age = in.readInt();
- }
- @Override
- public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
- }
- @Override
- public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
- }
- ...
- }
此時(shí)再執(zhí)行SimpleSerial程序之后會(huì)得到如下結(jié)果：
- arg constructor
- none-arg constructor
- [null, null, null]
從該結(jié)果，一方面，可以看出Person對(duì)象中任何一個(gè)字段都沒(méi)有被序列化。另一方面，如果細(xì)心的話，還可以發(fā)現(xiàn)這此次序列化過(guò)程調(diào)用了Person類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造器。
Externalizable繼承于Serializable，當(dāng)使用該接口時(shí)，序列化的細(xì)節(jié)需要由程序員去完成。如上所示的代碼，由于writeExternal()與readExternal()方法未作任何處理，那么該序列化行為將不會(huì)保存/讀取任何一個(gè)字段。這也就是為什么輸出結(jié)果中所有字段的值均為空。
另外，使用Externalizable進(jìn)行序列化時(shí)，當(dāng)讀取對(duì)象時(shí)，會(huì)調(diào)用被序列化類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造器去創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，然后再將被保存對(duì)象的字段的值分別填充到新對(duì)象中。這就是為什么在此次序列化過(guò)程中Person類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造器會(huì)被調(diào)用。由于這個(gè)原因，實(shí)現(xiàn)Externalizable接口的類(lèi)必須要提供一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造器，且它的訪問(wèn)權(quán)限為public。
對(duì)上述Person類(lèi)進(jìn)行進(jìn)一步的修改，使其能夠?qū)ame與age字段進(jìn)行序列化，但忽略掉gender字段，如下代碼所示：
- public class Person implements Externalizable {
- private String name = null;
- transient private Integer age = null;
- private Gender gender = null;
- public Person() {
- System.out.println("none-arg constructor");
- }
- public Person(String name, Integer age, Gender gender) {
- System.out.println("arg constructor");
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.gender = gender;
- }
- private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
- out.defaultWriteObject();
- out.writeInt(age);
- }
- private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
- in.defaultReadObject();
- age = in.readInt();
- }
- @Override
- public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
- out.writeObject(name);
- out.writeInt(age);
- }
- @Override
- public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
- name = (String) in.readObject();
- age = in.readInt();
- }
- ...
- }
執(zhí)行SimpleSerial之后會(huì)有如下結(jié)果：
- arg constructor
- none-arg constructor
- [John, 31, null]
5.4 readResolve()方法
當(dāng)我們使用Singleton模式時(shí)，應(yīng)該是期望某個(gè)類(lèi)的實(shí)例應(yīng)該是唯一的，但如果該類(lèi)是可序列化的，那么情況可能略有不同。此時(shí)對(duì)第2節(jié)使用的Person類(lèi)進(jìn)行修改，使其實(shí)現(xiàn)Singleton模式，如下所示：
- public class Person implements Serializable {
- private static class InstanceHolder {
- private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);
- }
- public static Person getInstance() {
- return InstanceHolder.instatnce;
- }
- private String name = null;
- private Integer age = null;
- private Gender gender = null;
- private Person() {
- System.out.println("none-arg constructor");
- }
- private Person(String name, Integer age, Gender gender) {
- System.out.println("arg constructor");
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.gender = gender;
- }
- ...
- }
同時(shí)要修改SimpleSerial應(yīng)用，使得能夠保存/獲取上述單例對(duì)象，并進(jìn)行對(duì)象相等性比較，如下代碼所示：
- public class SimpleSerial {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- File file = new File("person.out");
- ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
- oout.writeObject(Person.getInstance()); // 保存單例對(duì)象
- oout.close();
- ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
- Object newPerson = oin.readObject();
- oin.close();
- System.out.println(newPerson);
- System.out.println(Person.getInstance() == newPerson); // 將獲取的對(duì)象與Person類(lèi)中的單例對(duì)象進(jìn)行相等性比較
- }
- }
執(zhí)行上述應(yīng)用程序后會(huì)得到如下結(jié)果：
- arg constructor
- [John, 31, MALE]
- false
值得注意的是，從文件person.out中獲取的Person對(duì)象與Person類(lèi)中的單例對(duì)象并不相等。為了能在序列化過(guò)程仍能保持單例的特性，可以在Person類(lèi)中添加一個(gè)readResolve()方法，在該方法中直接返回Person的單例對(duì)象，如下所示：
- public class Person implements Serializable {
- private static class InstanceHolder {
- private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);
- }
- public static Person getInstance() {
- return InstanceHolder.instatnce;
- }
- private String name = null;
- private Integer age = null;
- private Gender gender = null;
- private Person() {
- System.out.println("none-arg constructor");
- }
- private Person(String name, Integer age, Gender gender) {
- System.out.println("arg constructor");
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.gender = gender;
- }
- private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
- return InstanceHolder.instatnce;
- }
- ...
- }
再次執(zhí)行本節(jié)的SimpleSerial應(yīng)用后將如下輸出：
- arg constructor
- [John, 31, MALE]
- true
無(wú)論是實(shí)現(xiàn)Serializable接口，或是Externalizable接口，當(dāng)從I/O流中讀取對(duì)象時(shí)，readResolve()方法都會(huì)被調(diào)用到。實(shí)際上就是用readResolve()中返回的對(duì)象直接替換在反序列化過(guò)程中創(chuàng)建的對(duì)象。
文章標(biāo)題：深入理解Java對(duì)象序列化
文章來(lái)源：http://www.5511xx.com/article/djospoi.html
