序列化-反序列化专题

最新推荐文章于 2025-04-21 09:56:17 发布

肿么肥四啊哈

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本文详细介绍了Java序列化与反序列化的概念、作用、解决方案和实现过程，强调了序列化在对象持久化、网络传输和进程间通信中的重要性。还探讨了serialVersionUID的作用，以及在类修改后如何保持序列化兼容性。最后，通过实例展示了如何序列化和反序列化集合对象。

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序列化-反序列化专题

一.序列化及反序列化概述

1.1版本一：

简单来说序列化就是一种用来处理对象流的机制。所谓对象流也就是将对象的内容进行流化，流的概念这里不用多说(就是I/O)。我们可以对流化后的对象进行读写操作，也可将流化后的对象传输于网络之间(注：要想将对象传输于网络必须进行流化)！在对对象流进行读写操作时会引发一些问题，而序列化机制正是用来解决这些问题的！

1.2版本二：

序列化：把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。
反序列化：把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。

上面是专业的解释，现在来点通俗的解释。在代码运行的时候，我们可以看到很多的对象(debug过的都造吧)，可以是一个，也可以是一类对象的集合，很多的对象数据，这些数据中，有些信息我们想让他持久的保存起来，那么这个序列化。

就是把内存里面的这些对象给变成一连串的字节描述的过程。

常见的就是变成文件

我不序列化也可以保存文件啥的呀，有什么影响呢？我也是这么问的。

1.3版本三：

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象，该字节序列包含该对象的数据、对象的类型和对象中存储的属性等信息。字节序列写出到文件之后，相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之，该字节序列还可以从文件中读取回来，重构对象，对它进行反序列化。对象的数据、对象的类型和对象中存储的数据信息，都可以用来在内存中创建对象。

二.为什么需要序列化与反序列化

如上所述，读写对象会有什么问题呢？比如：我要将对象写入一个磁盘文件而后再将其读出来会有什么问题吗？别急，其中一个最大的问题就是对象引用！

举个例子来说：假如我有两个类，分别是A和B，B类中含有一个指向A类对象的引用，现在我们对两个类进行实例化{ A a = new A(); B b = new B(); }。这时在内存中实际上分配了两个空间，一个存储对象a，一个存储对象b。接下来我们想将它们写入到磁盘的一个文件中去，就在写入文件时出现了问题！因为对象b包含对对象a的引用，所以系统会自动的将a的数据复制一份到b中，这样的话当我们从文件中恢复对象时(也就是重新加载到内存中)时，内存分配了三个空间，而对象a同时在内存中存在两份，想一想后果吧，如果我想修改对象a的数据的话，那不是还要搜索它的每一份拷贝来达到对象数据的一致性，这不是我们所希望的！

为什么需要序列化与反序列化

我们知道，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，能否实现进程间的对象传送呢？答案是可以的！如何做到呢？这就需要Java序列化与反序列化了！

换句话说，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。

当我们明晰了为什么需要Java序列化和反序列化后，我们很自然地会想Java序列化的好处。其好处一是实现了数据的持久化，通过序列化可以把数据永久地保存到硬盘上（通常存放在文件里），二是，利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列。

总的来说可以归结为以下几点：

（1）永久性保存对象，保存对象的字节序列到本地文件或者数据库中；
（2）通过序列化以字节流的形式使对象在网络中进行传递和接收；
（3）通过序列化在进程间传递对象；

三.序列化机制的解决方案

1.保存到磁盘的所有对象都获得一个序列号(1, 2, 3等等)

2.当要保存一个对象时，先检查该对象是否被保存了

3.如果以前保存过，只需写入"与已经保存的具有序列号x的对象相同"的标记，否则，保存该对象

通过以上的步骤序列化机制解决了对象引用的问题！

四.序列化的实现

将需要被序列化的类实现Serializable接口，该接口没有需要实现的方法，implements Serializable只是为了标注该对象是可被序列化的。然后使用一个输出流(如：FileOutputStream)来构造一个 ObjectOutputStream(对象流)对象。接着，使用ObjectOutputStream对象的writeObject(Object obj)方法就可以将参数为obj的对象写出(即保存其状态)，要恢复的话则用输入流。（详见下文五：实例）

在序列化的过程中，有些数据字段我们不想将其序列化，对于此类字段我们只需要在定义时给它加上transient关键字即可，对于transient字段序列化机制会跳过不会将其写入文件，当然也不可被恢复。但有时我们想将某一字段序列化，但它在SDK中的定义却是不可序列化的类型，这样的话我们也必须把他标注为transient，可是不能写入又怎么恢复呢？好在序列化机制为包含

这种特殊问题的类提供了如下的方法定义：

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

(注：这些方法定义时必须是私有的，因为不需要你显示调用，序列化机制会自动调用的)

使用以上方法我们可以手动对那些你又想序列化又不可以被序列化的数据字段进行写出和读入操作。

五.实例

5.1 ObjectOutputStream类

java.io.ObjectOutputStream 类，将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法

public ObjectOutputStream(OutputStream out)：创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

构造举例，代码如下：

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

一个对象要想序列化，必须满足两个条件:

该类必须实现java.io.Serializable 接口，Serializable 是一个标记接口，不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化，会抛出NotSerializableException 。
该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的，则该属性必须注明是瞬态的，使用transient 关键字修饰。

public class Employee implements java.io.Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
    public void addressCheck() {
      	System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
    }
}

2.写出对象方法

public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。

public class SerializeDemo{
   	public static void main(String [] args)   {
    	Employee e = new Employee();
    	e.name = "zhangsan";
    	e.address = "beiqinglu";
    	e.age = 20; 
    	try {
      		// 创建序列化流对象
          ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
        	// 写出对象
        	out.writeObject(e);
        	// 释放资源
        	out.close();
        	fileOut.close();
        	System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名，地址被序列化，年龄没有被序列化。
        } catch(IOException i)   {
            i.printStackTrace();
        }
   	}
}
输出结果：
Serialized data is saved

5.2 ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流，将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

public ObjectInputStream(InputStream in)：创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一个对象的class文件，我们可以进行反序列化操作，调用ObjectInputStream读取对象的方法：

public final Object readObject () : 读取一个对象。

public class DeserializeDemo {
   public static void main(String [] args)   {
        Employee e = null;
        try {		
             // 创建反序列化流
             FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
             // 读取一个对象
             e = (Employee) in.readObject();
             // 释放资源
             in.close();
             fileIn.close();
        }catch(IOException i) {
             // 捕获其他异常
             i.printStackTrace();
             return;
        }catch(ClassNotFoundException c)  {
        	// 捕获类找不到异常
             System.out.println("Employee class not found");
             c.printStackTrace();
             return;
        }
        // 无异常,直接打印输出
        System.out.println("Name: " + e.name);	// zhangsan
        System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
        System.out.println("age: " + e.age); // 0
    }
}

对于JVM可以反序列化对象，它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件，则抛出一个 ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作2

**另外，当JVM反序列化对象时，能找到class文件，但是class文件在序列化对象之后发生了修改，那么反序列化操作也会失败，抛出一个InvalidClassException异常。**发生这个异常的原因如下：

该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
该类包含未知数据类型
该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable 接口给需要序列化的类，提供了一个序列版本号。serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

public class Employee implements java.io.Serializable {
     // 加入序列版本号
     private static final long serialVersionUID = 1L;
     public String name;
     public String address;
     // 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值.
     public int eid; 

     public void addressCheck() {
         System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
     }
}

serialVersionUID：

serialVersionUID: 字面意思上是序列化的版本号，凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量。

我们用如下的例子来说明一下serialVersionUID的作用，看下面的代码：

public class TestSerialVersionUID {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SerializeCustomer();// 序列化Customer对象
        Customer customer = DeserializeCustomer();// 反序列Customer对象
        System.out.println(customer);
    }
 
    private static void SerializeCustomer() throws FileNotFoundException, IOException {
        Customer customer = new Customer("gacl", 25);
        // ObjectOutputStream 对象输出流
        ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
                new File("E:/Customer.txt")));
        oo.writeObject(customer);
        System.out.println("Customer对象序列化成功！");
        oo.close();
    }
 
    private static Customer DeserializeCustomer() throws Exception, IOException {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                new File("E:/Customer.txt")));
        Customer customer = (Customer) ois.readObject();
        System.out.println("Customer对象反序列化成功！");
        return customer;
    }
 
}
 
class Customer implements Serializable {
    //Customer类中没有定义serialVersionUID
    private String name;
    private int age;
 
    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "name=" + name + ", age=" + age;
    }
}

运行结果：

序列化和反序列化都成功了。

下面我们修改一下Customer类，添加多一个sex属性，如下：

class Customer implements Serializable {
 
    //Customer类中没有定义serialVersionUID
    private String name;
    private int age;
    //新添加的sex属性
    private String sex;
 
    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    public Customer(String name, int age, String sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.sex = sex;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "name=" + name + ", age=" + age;
    }
}

然后执行反序列操作，此时就会抛出如下的异常信息：

 Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: Customer; local class incompatible:
    stream classdesc serialVersionUID = -88175599799432325, local class serialVersionUID = -5182532647273106745

意思就是说，文件流中的class和classpath中的class，也就是修改过后的class，不兼容了，处于安全机制考虑，程序抛出了错误，并且拒绝载入。那么如果我们真的有需求要在序列化后添加一个字段或者方法呢？应该怎么办？那就是自己去指定serialVersionUID。在TestSerialversionUID例子中，没有指定Customer类的serialVersionUID的，那么java编译器会自动给这个class进行一个摘要算法，类似于指纹算法，只要这个文件多一个空格，得到的UID就会截然不同的，可以保证在这么多类中，这个编号是唯一的。所以，添加了一个字段后，由于没有显指定 serialVersionUID，编译器又为我们生成了一个UID，当然和前面保存在文件中的那个不会一样了，于是就出现了2个序列化版本号不一致的错误。因此，只要我们自己指定了serialVersionUID，就可以在序列化后，去添加一个字段，或者方法，而不会影响到后期的还原，还原后的对象照样可以使用，而且还多了方法或者属性可以用。

下面继续修改Customer类，给Customer指定一个serialVersionUID，修改后的代码如下：

class Customer implements Serializable {
 
    private static final long serialVersionUID = -3907552831844917246L;
 
    //Customer类中没有定义serialVersionUID
    private String name;
    private int age;
    //新添加的sex属性
//  private String sex;
 
    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
//    public Customer(String name, int age, String sex) {
//        this.name = name;
//        this.age = age;
//        this.sex = sex;
//    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "name=" + name + ", age=" + age;
    }
}

重新执行序列化操作，将Customer对象序列化到本地硬盘的Customer.txt文件存储，然后修改Customer类，添加sex属性，修改后的Customer类代码如下：

class Customer implements Serializable {
 
    private static final long serialVersionUID = -3907552831844917246L;
 
    //Customer类中没有定义serialVersionUID
    private String name;
    private int age;
    //新添加的sex属性
    private String sex;
 
    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    public Customer(String name, int age, String sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.sex = sex;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "name=" + name + ", age=" + age;
    }
}

执行反序列操作，这次就可以反序列成功了。

serialVersionUID的取值：

serialVersionUID的取值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。如果对类的源代码作了修改，再重新编译，新生成的类文件的serialVersionUID的取值有可能也会发生变化。

类的serialVersionUID的默认值完全依赖于Java编译器的实现，对于同一个类，用不同的Java编译器编译，有可能会导致不同的 serialVersionUID，也有可能相同。

为了提高serialVersionUID的独立性和确定性，强烈建议在一个可序列化类中显示的定义serialVersionUID，为它赋予明确的值。

显式地定义serialVersionUID有两种用途：

1、在某些场合，希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID；

2、在某些场合，不希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID。

5.3 练习：序列化集合

将存有多个自定义对象的集合序列化操作，保存到list.txt文件中。
反序列化list.txt ，并遍历集合，打印对象信息。

案例分析

把若干学生对象，保存到集合中。
把集合序列化。
反序列化读取时，只需要读取一次，转换为集合类型。
遍历集合，可以打印所有的学生信息

案例实现

public class SerTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 创建 学生对象
		Student student = new Student("老王", "laow");
		Student student2 = new Student("老张", "laoz");
		Student student3 = new Student("老李", "laol");

		ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
		arrayList.add(student);
		arrayList.add(student2);
		arrayList.add(student3);
		// 序列化操作
		// serializ(arrayList);
		
		// 反序列化  
		ObjectInputStream ois  = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
		// 读取对象,强转为ArrayList类型
		ArrayList<Student> list  = (ArrayList<Student>)ois.readObject();
		
      	for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
          	Student s = list.get(i);
        	System.out.println(s.getName()+"--"+ s.getPwd());
      	}
	}

	private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
		// 创建 序列化流 
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
		// 写出对象
		oos.writeObject(arrayList);
		// 释放资源
		oos.close();
	}
}