Java多种方式自定义序列化

最新推荐文章于 2025-03-10 15:57:32 发布

Mr__fang

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分类专栏： JAVA 文章标签： java

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原文地址：http://blog.youkuaiyun.com/huzhigenlaohu/article/details/51674513

我们知道，通过实现Java.io.Serializable接口可以使得该类的实例能够被序列化。例如如下的Person类，

import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable {

    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("My name is %s, and I'm %d years old.",
                name, age);
    }
}

通过如下的代码

import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class Serializing {

    public static void main(String ...flags) throws Exception {
        if (flags.length != 1) {
            System.exit(1);
            return;
        }

        String flag = flags[0];
        if ("-o".equals(flag)) {
            Person alice = new Person("Alice", 10);
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(System.out);
            out.writeObject(alice);
        } else if ("-i".equals(flag)) {
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(System.in);
            Person person = (Person) in.readObject();
            System.out.println(person);
        } else {
            System.err.printf("unknown flag: %s%n", flag);
            System.exit(1);
        }
    }
}

编译过后，运行命令

java -cp target/classes/ Serializing -o | java -cp target/classes/ Serializing -i

就会打印出

My name is Alice, and I'm 10 years old.

在这个示例中，我借助了管道来连接输出流与输入流：Person类的alice实例先是通过对象输出流（基于System.out）输出，再由对象输入流（基于System.in）读入。在对象的序列化过程，ObjectOutputStream.writeObject与ObjectInputStream.readObject方法将对象以Java默认的序列化方式实现了alice实例与二进制流之间的转换。

但是有时候，可能是由于独特的序列化需求、性能方面的考虑又或是希望在对象反序列化后能够执行其他操作，我们需要重写这个默认的序列化实现。这时候，我们可以通过如下两个方法来实现。

private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException
private void readObject(ObjectInputStream in) throws ClassNotFoundException, IOException

这两个私有方法分别实现了对象的序列化与反序列化操作，完整例子如下。

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
import java.nio.charset.Charset;

public class Person implements Serializable {

    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("My name is %s, and I'm %d years old.",
                name, age);
    }

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        int strLen = (name == null) ? -1 : name.length();
        out.writeInt(strLen);

        if (strLen > 0) {
            out.write(name.getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
        }

        out.writeInt(age);
    }

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws
            ClassNotFoundException, IOException {
        int strLen = in.readInt();
        if (strLen <= -1) {
            name = null;
        } else if (strLen == 0) {
            name = "";
        } else {
            byte[] strBytes = new byte[strLen];
            in.readFully(strBytes);
            name = new String(strBytes, Charset.forName("UTF-8"));
        }

        age = in.readInt();
    }
}

此时，ObjectOutputStream.writeObject以及ObjectInputStream.readObject就会分别使用我们自定义的私有writeObject以及readObject方法来做序列化，而不是使用用默认的序列化实现。由于这两个方法是私有的，那就意味着Person的子类序列化方法既不会继承，也不会覆盖。也就是说，对于整个继承层次中的类，都会从父类至子类依次调用序列化操作。但是有的时候，我们希望子类复用父类的序列化实现，又或者子类重写父类的序列化实现，那么这时候我们就需要用到java.io.Externalizable接口了。

与java.io.Serializable接口中的那两个私有方法类似，java.io.Externalizable接口具有两个公有的抽象方法：

public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException

使用Externalizable接口的Person类如下。

import java.io.*;
import java.nio.charset.Charset;

public class Person implements Externalizable {

    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("My name is %s, and I'm %d years old.",
                name, age);
    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        int strLen = (name == null) ? -1 : name.length();
        out.writeInt(strLen);

        if (strLen > 0) {
            out.write(name.getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
        }

        out.writeInt(age);
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        int strLen = in.readInt();
        if (strLen <= -1) {
            name = null;
        } else if (strLen == 0) {
            name = "";
        } else {
            byte[] strBytes = new byte[strLen];
            in.readFully(strBytes);
            name = new String(strBytes, Charset.forName("UTF-8"));
        }

        age = in.readInt();
    }
}

这里，我们发现除了添加了Externalizable接口的两个公有方法之外，还有一处发生了变化，Person添加了一个默认的构造函数。当使用Externalizable进行反序列化构造对象时，会调用该类的默认构造函数进行构造。如果没有默认构造函数，那么将会在反序列化的时候抛出java.io.InvalidClassException。

由于Externalizable使用的是接口的方式进行序列化，所以对于整个继承层次中的类，序列化时只会调用叶节点的类。如果想要在父类的基础上扩展子类的序列化，那么就需要在子类的方法中调用父类的方法。所以，相比使用Serializable的私有方法自定义序列化，Externalizable更加的可控。

首先必须实现java.io.Serializable，即使子类实现了此接口，父类仍需实现此接口，除非子类对父类状态进行了自定义的序列化处理。

1. 实现接口java.io.Externalizable

void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;
void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;

注意实现此接口，对象必须有public声明的空构造器。

2. 实现方法writeObject和readObject

private void writeObject(ObjectOutputStream os) throws IOException
private void readObject(ObjectInputStream is) throws IOException, ClassNotFoundException

它们有个好处是可以调用以下接口先进行默认的Java序列化，再进行自定义的序列化。
ObjectOutputStream.defaultWriteObject()和ObjectInputStream.defaultReadObject()

实现这些方法接口，对象可不需要空构造器，且可以是private的。

注意如果实现了接口java.io.Externalizable，这两个方法且父类的这两方法都不会被调用。否则父类的这两方法先被调用，然后才是子类。

JDK源码参考： java.util.ArrayList

3. 实现方法writeReplace和readResolve

private Object writeReplace()
private Object readResolve()

通过它们可以返回不同的类型。
对于writeReplace，仍然需要对新类型进行序列化。
对于readResolve，其调用在readExternal或readObject之后。

JDK源码参考： java.util.EnumSet

4. 默认序列化自定义包括关键字transient和静态字段名serialPersistentFields

transient 用于指定哪个字段不被默认序列化，如public transient int a;
serialPersistentFields 用于指定哪些字段需要被默认序列化，如

    Java代码   
    
  
 private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =    
 {  
     new ObjectStreamField("name", String.class),   
     new ObjectStreamField("a", Integer.TYPE)   
 };  

如果同时定义了serialPersistentFields与transient，transient会被忽略。

5. serialVersionUID
序列化的时候会读写serialVersionUID并做出校验，没做如下定义的话会根据类签名信息进行生成，包括类名、非私有构造器、非私有类方法、非私有静态类属性，但不包括继承层次，也就是继承层次发生变化也不会报类错误，但是父类的状态信息将得不到反序列化。
private static final long serialVersionUID = 2184568476863030694L;

6. 相关异常
java.io.NotSerializableException
java.lang.ClassNotFoundException
java.io.InvalidClassException （如serialVersionUID校验失败，原生字段类型不一致等）
java.lang.ClassCastException （如自定义属性类型或自身类型不一致）
java.io.StreamCorruptedException
java.io.EOFException （自定义序列化时试图读取更多的消息）

序列化机制对比

实现Serializable接口：
- 系统自动存储必要的信息；
- Java内建支持，抑郁实现，只需要实现该接口即可，无需任何代码支持；
- 性能略差；
实现Externalizable接口：
- 程序员决定存储那些信息；
- 仅仅提供两个空方法，实现该接口必须为两个空方法提供实现；
- 性能略好；

对象序列化注意点

对象的类名、Field（包括基本类型、数组、对其它对象的引用）都会被序列化；方法、static Field（即静态Field）、transient Field（也被称为瞬态Field）都不会被序列化；
实现Serializable接口如果需要让某个Field不被序列化，则在该Field前加transient修饰符，而不是static关键字，虽然static关键字可以达到这个效果；
保证序列化对象的Field类型也是可序列化，否则需要使用transient关键字来修饰该Field，要不然该类是不可序列化的；
反序列化对象时必须有序列化对象的class文件；
当通过文件、网络来读取序列化的对象时，必须按实际写入顺序读取；

版本

反序列化Java对象时，必须提供该对象的class文件，随着项目的升级，系统的class文件也会升级。如果保持两个class文件兼容性：

Java的序列化机制允许为序列化类提供一个private static final的serialVersonUID值，该Field值用于标识该Java类的序列化版本；
最好在每个要序列化的类中加入private static final long serialVersionUID这个Field，具体数值自己定义。这样，即使对象被序列化之后，它所对应的类修改了，该对象也依然可以被正确反序列化；

如果不显示定义serialVersionUID值：

该Field值将由JVM根据类的相关信息计算，而修改后的类计算结果与修改前的类计算结果往往不同，从而造成对象的反序列化因为类版本的不兼容失败；
不利于程序在不同的JVM之间移植，因为不同的编译器计算该Field的值计算策略可能不同，从而造成虽然类完全没有改变，但是因为JVM不同，也会出现序列化版本不兼容而无法正确反序列化的现象；