本文详细介绍了Java对象序列化的概念及其实现方式，包括默认序列化机制、如何使用transient关键字、writeObject()与readObject()方法的影响，以及Externalizable接口的使用。此外，还探讨了如何在Singleton模式下正确实现序列化。
1.什么是java对象序列化？
当你创建一个对象时，只要你需要，它就会一直存在，但是在程序终止时，无论如何它将不会存在。尽管这样做肯定是有意义的，但是依然会存在一些情况，如果对象在程序不运行的情况下仍能存在并保存其信息，这将是非常有用。这样，在下次运行程序时，该对象将会被重建并拥有的信息与在程序上次运行时它所拥有的信息相同。当然你可以通过将信息写入文件或数据库来达到相同的效果，但是在万物都成为对象的精神世界里，如果能将一个对象申明为持久性的，并为我们处理掉所有细节，将会显得十分方便。
java的对象序列化将那些实现了Serializable接口的对象转换成为一个字节序列，并能够在以后将这个直接序列完全恢复为原来的对象。这一过程可以通过网络进行，这意味着序列化机制能自动弥补在不同操作系统之间的差异。也就是说，可以将运行在windows系统上的计算机创建的一个对象，将其序列化，通过网络将它发送到Unix系统上的计算机，然后再那里进行重新装配，而却不必担心数据在不同机器上的表示会不同，也不必关心字节的顺序或者其他任何细节。
“持久性”意味着一个对象的生命周期并不取决于程序是否正在执行，它可以存在于程序的调用之间。通过将一个序列化对象写入磁盘，然后再重新死奥用程序的时候恢复该对象，就能够实现持久性的效果。
对象序列化的概念加入到语言中是为了支持两种主要特性。一是java的远程方法调用，它使得存活在其他计算机上的对象使用起来就像是存活在本机上一样。二是，对于java Beans来说，对象的序列化也是必需的。使用一个Bean时，一般情况下是在设计阶段对它的信息进行配置。这种状态必需保存下来，并在程序启动是进行后期恢复，这种具体的工作就是由对象序列化完成的。
2.简单的例子：
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。枚举类型都会默认继承 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。
public enum Gender {
MALE, FEMALE
}
Person类，实现了Serializable接口，它包含三个字段：name，String类型；age，Integer类型；gender，Gender类型；包含两种构造方法。另外，还重写该类的toString()方法，以方便打印Person实例中的内容。
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。
public class SimpleSerial {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建OutputStream对象，然后将其封装在一个ObjectOutputStream对象中，然后调用writeObject就可以将其序列化
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("person.out")));
Person person = new Person("Mary",10,Gender.FEMALE);
out.writeObject(person);
out.close();
System.out.println(person);
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("person.out")));
Object newPerson =in.readObject();
in.close();
System.out.println(newPerson);
}
}上述程序的输出的结果为：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
[ Mary, 10, FEMALE]
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(哪怕在读取Person对象时并没有显示地使用Person类，如上例所示)，否则会抛出ClassNotFoundException。
3. 默认序列化机制：
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，以此类推。所以，如果一个对象包含的成员变量是容器类对象，而这些容器所含有的元素也是容器类对象，那么这个序列化的过程就会较复杂，开销也较大。
4. 影响序列化：
4.1使用transient关键字:
当某个字段被声明为transient后，默认序列化机制就会忽略该字段。此处将Person类中的age字段声明为transient，如下所示，
public class Person implements Serializable {
...
transient private Integer age = null;
...
} 再执行SimpleSerial应用程序，会有如下输出：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
[ Mary, null, FEMALE]
4.2writeObject()方法与readObject()方法
对于上述已被声明为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：
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()方法中会先调用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，该方法会执行默认的序列化机制，如5.1节所述，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：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
[ Mary, 10, FEMALE]
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。详情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。
4.3 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;
}
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;
}
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws Exception {
out.defaultWriteObject();
out.writeInt(age);
}
private void readObject(ObjectInputStream in) throws Exception{
in.defaultReadObject();
age = in.readInt();
}
@Override
public String toString() {
return "[ " + name + ", " + age + ", " + gender + "]";
}
@Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
}
@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException,ClassNotFoundException {
}
}此时再执行SimpleSerial程序之后会得到如下结果：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
none-arg constructor
[ 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，如果细心的话，还可以发现这此次序列化过程调用了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，使用Externalizable进行序列化时，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。这就是为什么在此次序列化过程中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类进行进一步的修改，使其能够对name与age字段进行序列化，但忽略掉gender字段，如下代码所示：
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;
}
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 + "]";
}
@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();
}
}
执行SimpleSerial之后会有如下结果：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
none-arg constructor
[ Mary, 10, null]
4.4 readResolve()方法
当我们使用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，那么情况可能略有不同。此时对第2节使用的Person类进行修改，使其实现Singleton模式，如下所示：
public class Person implements Serializable {
private String name = null;
transient private Integer age = null;
private Gender gender = null;
private static final Person instance = new Person("Mary", 10, Gender.FEMALE);
public static Person getInstance(){
return instance;
}
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;
}
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;
}
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws Exception {
out.defaultWriteObject();
out.writeInt(age);
}
private void readObject(ObjectInputStream in) throws Exception{
in.defaultReadObject();
age = in.readInt();
}
@Override
public String toString() {
return "[ " + name + ", " + age + ", " + gender + "]";
}
} 同时要修改SimpleSerial应用，使得能够保存/获取上述单例对象，并进行对象相等性比较，如下代码所示：
public class SimpleSerial {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建OutputStream对象，然后将其封装在一个ObjectOutputStream对象中，然后调用writeObject就可以将其序列化
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("person.out")));
Person person = Person.getInstance();
out.writeObject(person);
out.close();
System.out.println(person);
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("person.out")));
Object newPerson =in.readObject();
in.close();
System.out.println(newPerson);
System.out.println(person == newPerson);
}
}执行上述应用程序后会得到如下结果：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
[ Mary, 10, FEMALE]
false
值得注意的是，从文件person.out中获取的Person对象与Person类中的单例对象并不相等。为了能在序列化过程仍能保持单例的特性，可以在Person类中添加一个readResolve()方法，在该方法中直接返回Person的单例对象，如下所示：
public class Person implements Serializable {
......
private Object readResolve() throws Exception {
return instance;
}
......
} 再次执行本节的SimpleSerial应用后将如下输出：
arg constructor
[ Mary, 10, FEMALE]
[ Mary, 10, FEMALE]
true
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。
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