【Spring 技术特性】采用 protostuff 和 kryo 高性能序列化框架实现 RestTemplate 的序列化组件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2301_82242014/article/details/138748617

总结

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这样的方式，也可以为一个 Kryo 实例扩展序列化器

Kryo 支持类型：

枚举
集合、数组
子类/多态
循环引用
内部类
泛型

Kryo 反序列化的异常问题

Kryo 不支持 Bean 中增删字段，如果使用 Kryo 序列化了一个类，存入了 Redis，对类进行了修改，会导致反序列化的异常。
另外需要注意的一点是使用反射创建的一些类序列化的支持。如使用 Arrays.asList();创建的 List 对象，会引起序列化异常。
不支持包含无参构造器类的反序列化，尝试反序列化一个不包含无参构造器的类将会得到以下的异常：
保证每个类具有无参构造器是应当遵守的编程规范，但实际开发中一些第三库的相关类不包含无参构造，的确是有点麻烦。

Kryo 是线程不安全的

借助 ThreadLocal 来维护以保证其线程安全。

private static final ThreadLocal kryos = new ThreadLocal() { protected Kryo initialValue() { Kryo kryo = new Kryo(); // configure kryo instance, customize settings return kryo; };``};`

`// Somewhere else, use KryoKryo k = kryos.get();…

Kryo 相关配置参数

每个 Kryo 实例都可以拥有两个配置参数。

kryo.setRegistrationRequired(false);//关闭注册行为

Kryo 支持对注册行为，如 kryo.register(SomeClazz.class)，这会赋予该 Class 一个从 0 开始的编号，但 Kryo 使用注册行为最大的问题在于，其不保证同一个 Class 每一次注册的号码相同，这与注册的顺序有关，也就意味着在不同的机器、同一个机器重启前后都有可能拥有不同的编号，这会导致序列化产生问题，所以在分布式项目中，一般关闭注册行为。

kryo.setReferences(true);//支持循环引用

循环引用，Kryo 为了追求高性能，可以关闭循环引用的支持。不过我并不认为关闭它是一件好的选择，大多数情况下，请保持 kryo.setReferences(true)。

常用 Kryo 工具类

public class KryoSerializer {

public byte[] serialize(Object obj) { Kryo kryo = kryoLocal.get(); ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); Output output = new Output(byteArrayOutputStream);//<1> kryo.writeClassAndObject(output, obj);//<2> output.close(); return byteArrayOutputStream.toByteArray(); }

public <T> T deserialize(byte[] bytes) { Kryo kryo = kryoLocal.get(); ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes); Input input = new Input(byteArrayInputStream);// <1> input.close(); return (T) kryo.readClassAndObject(input);//<2> }

private static final ThreadLocal<Kryo> kryoLocal = new ThreadLocal<Kryo>() {//<3> @Override protected Kryo initialValue() { Kryo kryo = new Kryo(); kryo.setReferences(true);//默认值为true,强调作用 kryo.setRegistrationRequired(false);//默认值为false,强调作用 return kryo; } };``}

Kryo 的 Input 和 Output 接收一个 InputStream 和 OutputStream，Kryo 通常完成字节数组和对象的转换，所以常用的输入输出流实现为 ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream。
writeClassAndObject 和 readClassAndObject 配对使用在分布式场景下是最常见的，序列化时将字节码存入序列化结果中，便可以在反序列化时不必要传入字节码信息。
使用 ThreadLocal 维护 Kryo 实例，这样减少了每次使用都实例化一次 Kryo 的开销又可以保证其线程安全。

KryoRedisSerializer

数据交换或数据持久化，比如使用 kryo 把对象序列化成字节数组发送给消息队列或者放到 redis 等等应用场景。

public class KryoRedisSerializer implements RedisSerializer {`

private static final String DEFAULT_ENCODING = "UTF-8"; //每个线程的 Kryo 实例 private static final ThreadLocal<Kryo> kryoLocal = new ThreadLocal<Kryo>() { @Override protected Kryo initialValue() { Kryo kryo = new Kryo(); /** * 不要轻易改变这里的配置！更改之后，序列化的格式就会发生变化， * 上线的同时就必须清除 Redis 里的所有缓存， * 否则那些缓存再回来反序列化的时候，就会报错 */ //支持对象循环引用（否则会栈溢出） kryo.setReferences(true); //默认值就是 true，添加此行的目的是为了提醒维护者，不要改变这个配置 //不强制要求注册类（注册行为无法保证多个 JVM 内同一个类的注册编号相同；而且业务系统中大量的 Class 也难以一一注册） kryo.setRegistrationRequired(false); //默认值就是 false，添加此行的目的是为了提醒维护者，不要改变这个配置 //Fix the NPE bug when deserializing Collections. ((Kryo.DefaultInstantiatorStrategy) kryo.getInstantiatorStrategy()) .setFallbackInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy()); return kryo; } }; /** * 获得当前线程的 Kryo 实例 * * @return 当前线程的 Kryo 实例 */ public static Kryo getInstance() { return kryoLocal.get(); }

@Override public byte[] serialize(T t) throws SerializationException { byte[] buffer = new byte[2048]; Output output = new Output(buffer); getInstance().writeClassAndObject(output, t); return output.toBytes(); }

@Override public T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException { Input input = new Input(bytes); @SuppressWarnings("unchecked") T t = (T) getInstance().readClassAndObject(input); return t; }

protostuff 序列化实现

Maven 配置文件

``<dependency> <groupId>com.dyuproject.protostuff</groupId> <artifactId>protostuff-core</artifactId> <version>1.1.3</version>``</dependency>``<dependency> <groupId>com.dyuproject.protostuff</groupId> <artifactId>protostuff-runtime</artifactId> <version>1.1.3</version>``</dependency>

定义一个 ProtoStuffUtil 工具类

@Slf4j``public class ProtoStuffUtil { /** * 序列化对象 * * @param obj * @return */ public static <T> byte[] serialize(T obj) { if (obj == null) { log.error("Failed to serializer, obj is null"); throw new RuntimeException("Failed to serializer"); } @SuppressWarnings("unchecked") Schema<T> schema = (Schema<T>) RuntimeSchema.getSchema(obj.getClass()); LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(1024 * 1024); byte[] protoStuff; try { protoStuff = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer); } catch (Exception e) { log.error("Failed to serializer, obj:{}", obj, e); throw new RuntimeException("Failed to serializer"); } finally { buffer.clear(); } return protoStuff; } /** * 反序列化对象 * * @param paramArrayOfByte * @param targetClass * @return */ public static <T> T deserialize(byte[] paramArrayOfByte, Class<T> targetClass) { if (paramArrayOfByte == null || paramArrayOfByte.length == 0) { log.error("Failed to deserialize, byte is empty"); throw new RuntimeException("Failed to deserialize"); } T instance; try { instance = targetClass.newInstance(); } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) { log.error("Failed to deserialize", e); throw new RuntimeException("Failed to deserialize"); } Schema<T> schema = RuntimeSchema.getSchema(targetClass); ProtostuffIOUtil.mergeFrom(paramArrayOfByte, instance, schema); return instance; } /** * 序列化列表 * * @param objList * @return */ public static <T> byte[] serializeList(List<T> objList) { if (objList == null || objList.isEmpty()) { log.error("Failed to serializer, objList is empty"); throw new RuntimeException("Failed to serializer"); } @SuppressWarnings("unchecked") Schema<T> schema = (Schema<T>) RuntimeSchema.getSchema(objList.get(0).getClass()); LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(1024 * 1024); byte[] protoStuff; ByteArrayOutputStream bos = null; try { bos = new ByteArrayOutputStream(); ProtostuffIOUtil.writeListTo(bos, objList, schema, buffer); protoStuff = bos.toByteArray(); } catch (Exception e) { log.error("Failed to serializer, obj list:{}", objList, e); throw new RuntimeException("Failed to serializer"); } finally { buffer.clear(); try { if (bos != null) { bos.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } return protoStuff; } /** * 反序列化列表 * * @param paramArrayOfByte * @param targetClass * @return */ public static <T> List<T> deserializeList(byte[] paramArrayOfByte, Class<T> targetClass) { if (paramArrayOfByte == null || paramArrayOfByte.length == 0) { log.error("Failed to deserialize, byte is empty"); throw new RuntimeException("Failed to deserialize"); } Schema<T> schema = RuntimeSchema.getSchema(targetClass); List<T> result; try { result = ProtostuffIOUtil.parseListFrom(new ByteArrayInputStream(paramArrayOfByte), schema); } catch (IOException e) { log.error("Failed to deserialize", e); throw new RuntimeException("Failed to deserialize"); } return result; } }

不修改 RedisSerializer 组件和重写操作

直接自定义 RedisClient 工具类方式，代理 RedisTemplate 的工具类方法
@Component``public class RedisClient {
private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate; @Autowired public RedisClient(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) { this.redisTemplate = redisTemplate; } /** * get cache * * @param field * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> T get(final String field, Class<T> targetClass) { byte[] result = redisTemplate.execute((RedisCallback<byte[]>) connection -> connection.get(field.getBytes())); if (result == null) { return null; return ProtoStuffUtil.deserialize(result, targetClass); } /** * put cache * * @param field * @param obj * @param <T> * @return */ public <T> void set(String field, T obj) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serialize(obj); redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.set(field.getBytes(), value); return null; }); } /** * put cache with expire time * * @param field * @param obj * @param expireTime 单位: s * @param <T> */ public <T> void setWithExpire(String field, T obj, final long expireTime) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serialize(obj); redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.setEx(field.getBytes(), expireTime, value); return null; }); } /** * get list cache * * @param field * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> List<T> getList(final String field, Class<T> targetClass) { byte[] result = redisTemplate.execute((RedisCallback<byte[]>) connection -> connection.get(field.getBytes())); if (result == null) { return null; } return ProtoStuffUtil.deserializeList(result, targetClass); } /** * put list cache * * @param field * @param objList * @param <T> * @return */ public <T> void setList(String field, List<T> objList) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serializeList(objList); redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.set(field.getBytes(), value); return null; }); } /** * put list cache with expire time * * @param field * @param objList * @param expireTime * @param <T> * @return */ public <T> void setListWithExpire(String field, List<T> objList, final long expireTime) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serializeList(objList); redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.setEx(field.getBytes(), expireTime, value); return null; }); } /** * get h cache * * @param key * @param field * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> T hGet(final String key, final String field, Class<T> targetClass) { byte[] result = redisTemplate .execute((RedisCallback<byte[]>) connection -> connection.hGet(key.getBytes(), field.getBytes())); if (result == null) { return null; } return ProtoStuffUtil.deserialize(result, targetClass); } /** * put hash cache * * @param key * @param field * @param obj * @param <T> * @return */ public <T> boolean hSet(String key, String field, T obj) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serialize(obj); return redisTemplate.execute( (RedisCallback<Boolean>) connection -> connection.hSet(key.getBytes(), field.getBytes(), value)); } /** * put hash cache * * @param key * @param field * @param obj * @param <T> */ public <T> void hSetWithExpire(String key, String field, T obj, long expireTime) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serialize(obj); redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.hSet(key.getBytes(), field.getBytes(), value); connection.expire(key.getBytes(), expireTime); return null; }); } /** * get list cache * * @param key * @param field * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> List<T> hGetList(final String key, final String field, Class<T> targetClass) { byte[] result = redisTemplate .execute((RedisCallback<byte[]>) connection -> connection.hGet(key.getBytes(), field.getBytes())); if (result == null) { return null; } return ProtoStuffUtil.deserializeList(result, targetClass); } /** * put list cache * * @param key * @param field * @param objList * @param <T> * @return */ public <T> boolean hSetList(String key, String field, List<T> objList) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serializeList(objList); return redisTemplate.execute( (RedisCallback<Boolean>) connection -> connection.hSet(key.getBytes(), field.getBytes(), value)); } /** * get cache by keys * * @param key * @param fields * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> Map<String, T> hMGet(String key, Collection<String> fields, Class<T> targetClass) { List<byte[]> byteFields = fields.stream().map(String::getBytes).collect(Collectors.toList()); byte[][] queryFields = new byte[byteFields.size()][]; byteFields.toArray(queryFields); List<byte[]> cache = redisTemplate .execute((RedisCallback<List<byte[]>>) connection -> connection.hMGet(key.getBytes(), queryFields)); Map<String, T> results = new HashMap<>(16); Iterator<String> it = fields.iterator(); int index = 0; while (it.hasNext()) { String k = it.next(); if (cache.get(index) == null) { index++; continue; } results.put(k, ProtoStuffUtil.deserialize(cache.get(index), targetClass)); index++; } return results; } /** * set cache by keys * * @param field * @param values * @param <T> */ public <T> void hMSet(String field, Map<String, T> values) { Map<byte[], byte[]> byteValues = new HashMap<>(16); for (Map.Entry<String, T> value : values.entrySet()) { byteValues.put(value.getKey().getBytes(), ProtoStuffUtil.serialize(value.getValue())); } redisTemplate.execute((RedisCallback<Void>) connection -> { connection.hMSet(field.getBytes(), byteValues); return null; }); } /** * get caches in hash * * @param key * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> Map<String, T> hGetAll(String key, Class<T> targetClass) { Map<byte[], byte[]> records = redisTemplate .execute((RedisCallback<Map<byte[], byte[]>>) connection -> connection.hGetAll(key.getBytes())); Map<String, T> ret = new HashMap<>(16); for (Map.Entry<byte[], byte[]> record : records.entrySet()) { T obj = ProtoStuffUtil.deserialize(record.getValue(), targetClass); ret.put(new String(record.getKey()), obj); } return ret; } /** * list index * * @param key * @param index * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> T lIndex(String key, int index, Class<T> targetClass) { byte[] value = redisTemplate.execute((RedisCallback<byte[]>) connection -> connection.lIndex(key.getBytes(), index)); return ProtoStuffUtil.deserialize(value, targetClass); } /** * list range * * @param key * @param start * @param end * @param targetClass * @param <T> * @return */ public <T> List<T> lRange(String key, int start, int end, Class<T> targetClass) { List<byte[]> value = redisTemplate .execute((RedisCallback<List<byte[]>>) connection -> connection.lRange(key.getBytes(), start, end)); return value.stream().map(record -> ProtoStuffUtil.deserialize(record, targetClass)) .collect(Collectors.toList()); } /** * list left push * * @param key * @param obj * @param <T> */ public <T> void lPush(String key, T obj) { final byte[] value = ProtoStuffUtil.serialize(obj); redisTemplate.execute((RedisCallback<Long>) connection -> connection.lPush(key.getBytes(), value)); } /** * list left push * * @param key * @param objList * @param <T> */ public <T> void lPush(String key, List<T> objList) { List<byte[]> byteFields = objList.stream().map(ProtoStuffUtil::serialize).collect(Collectors.toList()); byte[][] values = new byte[byteFields.size()][]; redisTemplate.execute((RedisCallback<Long>) connection -> connection.lPush(key.getBytes(), values)); } /** * 精确删除key * * @param key */ public void deleteCache(String key) { redisTemplate.delete(key); } /** * 排行榜的存入 * * @param redisKey * @param immutablePair */ public void zAdd(String redisKey, ImmutablePair<String, BigDecimal> immutablePair) { final byte[] key = redisKey.getBytes(); final byte[] value = immutablePair.getLeft().getBytes(); redisTemplate.execute((RedisCallback<Boolean>) connection -> connection .zAdd(key, immutablePair.getRight().doubleValue(), value)); } /** * 获取排行榜低->高排序 * * @param redisKey 要进行排序的类别 * @param start * @param end * @return */ public List<ImmutablePair<String, BigDecimal>> zRangeWithScores(String redisKey, int start, int end) { Set<RedisZSetCommands.Tuple> items = redisTemplate.execute( (RedisCallback<Set<RedisZSetCommands.Tuple>>) connection -> connection .zRangeWithScores(redisKey.getBytes(), start, end)); return items.stream() .map(record -> ImmutablePair.of(new String(record.getValue()), BigDecimal.valueOf(record.getScore()))) .collect(Collectors.toList()); } /** * 获取排行榜高->低排序 * * @param redisKey 要进行排序的类别 * @param start * @param end * @return */ public List<ImmutablePair<String, BigDecimal>> zRevRangeWithScores(String redisKey, int start, int end) { Set<RedisZSetCommands.Tuple> items = redisTemplate.execute( (RedisCallback<Set<RedisZSetCommands.Tuple>>) connection -> connection .zRevRangeWithScores(redisKey.getBytes(), start, end)); return items.stream() .map(record -> ImmutablePair.of(new String(record.getValue()), BigDecimal.valueOf(record.getScore()))) .collect(Collectors.toList()); }``}
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