Java序列化详解-优快云博客

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Java 对象只有在虚拟机运行的情况下才存在，而虚拟机关闭了以后，这个对象也随着内存回收被释放掉，这种状态称为“瞬态”。如何把这种瞬态转换为持久态就是序列化要解决的问题。除了持久化需要用到序列化以外，把一个对象在网络上进行传输也是序列化的一个重要功能。在网络上，数据以字节的形式进行传输，序列化可以把一个对象作为整体在网络上传输，在网络的另一端，对这个整体进行还原。这样就实现了以对象为单位的传输。

1如何实现序列化

1.1默认的序列化

Java最简单的序列化可以通过对一个类实现Serializable接口实现。Serializable接口是一个标识接口，并没有定义任何方法。JDK中一些常见的类都实现了这个接口。如果想要对对象进行序列化，这个对象的类必须实现了Serilizable接口，否则将会抛出异常。下面是一个最简单的实例，用于说明如何进行序列化以及反序列化。

（1）定义了一个类实现了Serializable接口

class Sout implements Serializable
{
	public static  int  staticInt=1000;
	public int  paramA=1000;
	private String  paramB="abc";


}

（2）序列化与反序列化，序列化使用ObjectOutputStream类的writeObject方法，反序列化使用ObjectInputStream的readObject方法

Sout sout=new Sout();
		sout.paramA=2500;
		
		//序列化
		ObjectOutputStream objectOutputStream=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:/a.dat"));
		objectOutputStream.writeObject(sout);
		objectOutputStream.close();
		
		//反序列化
		ObjectInputStream objectInputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.dat"));
		Sout sout2=(Sout)
		objectInputStream.readObject();

以上两个过程就完成了最简单，也是最常见的序列化方式。这种序列化将会对目标对象的所有属性进行序列化，包括属性是另一个对象的引用的情况，也将对其进行序列化。如果这个引用的对象没有实现Serializable接口，将会抛出异常。这种序列化显然不是最佳的，如果一个目标对象包含很多引用对象，这样的序列化过程将会是十分消耗资源的，而且也是不安全的。

另外还需要注意的是，这种序列化方式只对当前类的属性进行序列化，而不会对它的父类进行序列化，下面的例子将说明这一点

（1）定义一个Father和一个Son类，子类Son类实现了Serializable接口

class Father
{
	public String name;
	public int age;

}

class Son extends Father implements Serializable
{
	public String sex = "male";

}

（2）序列化的结果是属于Father类的属性 name为null

public static void main(String[] args) throws Throwable, IOException
	{
		Son son = new Son();
		son.name = "xiaoming";
		son.age = 20;

		// 序列化
		ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(
				new FileOutputStream("d:/a.dat"));
		objectOutputStream.writeObject(son);
		objectOutputStream.close();

		// 反序列化
		ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(
				new FileInputStream("d:/a.dat"));
		Son son2 = (Son) objectInputStream.readObject();

		System.out.println(son2.sex);
		System.out.println(son2.name);

	}

对于这种需要序列化父类的情况，它的解决办法之一是让父类实现Serializable接口。

1.2 实现writeObject和readObject方法

这是1.1的升级版，对于1.1中介绍的默认方法来说，它是不可控制的，完全由JDK封装的方法对类进行序列化。这种方式的缺陷不仅仅如上面提到的，而且如果类中的属性有被transient关键字修饰的时候，这种方式可以破坏这种约束。

来看下面的例子

（1）定义一个Person类，其中age字段被transient修饰，表示不可以被序列化。同时定义了writeObject和readObject方法

class Person implements Serializable
{
	public transient int age;
	public String name;

	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();
	}

}

（2）序列化的结果

如果去掉上面的注释，age字段将同样被序列化。

对于这种方式实现序列化，这其中的defaultWriteObject和defaultReadObject两个方法实际上就是1.1中的默认序列化方法。如果一个类既实现了Serializable接口，又定义了writeObject和readObject方法的话，在序列化时就调用这两个方法进行序列化。而且这两个方法可以在默认的序列化方式基础上进行拓展，即可以实现transient修饰的属性的序列化，又可以对父类的属性进行序列化。

1.3 实现Externalizable接口

这种方式与第二种方式很类似，只不过它实现的Externalizable接口，而且需要实现writeExternal和readExternal这两个方法。这是一种更加随意的序列化的方式，想要序列化那些属性，完成由自己决定。这种方式需要注意一点是，序列化的类需要提供一个空的构造方法。

示例：

class Person implements Externalizable
{
	public Person()

	{

	}

	public transient int age;
	public String name;

	@Override
	public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException
	{
		out.writeInt(age);
		out.writeUTF(name);

	}

	@Override
	public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException,
			ClassNotFoundException
	{
		age = in.readInt();
		name = in.readUTF();
	}

}

注意：

writeObject readObject是私有的，只能被序列化机制调用，与此不同给的是，writeExternal和readExternal是公有的方法，而且还存在允许修改对象现有的状态。

2 对单例的序列化

在对单例的类进行序列化的时候，如果按照上面的方式，那么尽管得到了一致的结果，但并不满足单例的要求。如下：

（1）对于下面的程序，虽然利用序列化产生了新的实例，但是它已经破坏了单例的特性。

SingleLady singleLady=SingleLady.getInstance();
		
		ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
		// 序列化
		ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(
				outputStream);
		objectOutputStream.writeObject(singleLady);
		objectOutputStream.close();

		outputStream.toByteArray();

		// 反序列化

		ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(
				new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray()));

		SingleLady singleLady2 = (SingleLady) objectInputStream.readObject();
		System.out.println(singleLady==singleLady2);

 class SingleLady implements Serializable {
	private static SingleLady singleLady;

	private SingleLady() {

	}

	public static SingleLady getInstance() {
		if (singleLady == null) {
			singleLady = new SingleLady();
			return singleLady;
		} else {
			return singleLady;
		}
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	private String name;


}

（2）这就需要一种特别的方式去实现单例的序列化。需要定义另一种称为readResolve的特殊序列化方法仅需在单例类中定义这个方法。

/**
	 * 单例的序列化方法
	 * @return
	 * @throws ObjectStreamException
	 */
	private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
		return SingleLady.getInstance();
	}

3SerialVersionUID与版本管理

在定义一个类实现了Serializable接口的时候，编译器通常会给出这么一个警告，提示我们需要生成一个 serial version ID。

这个ID到底有什么用？简单的说，它相当于类的版本号，这样它就可以进行反序列化。当一个类进行反序列化的时候，首先要检验SerialVersionUID，如果在反序列化的过程中，SerialVersionUID不匹配的话，这个反序列化的过程就会失败，同时会抛出java.io.InvalidClassException异常，并打印出类的名字以及对应的SerialVersionUID。

当一个类升级的时候，它的所有较新版本都必须把serialVersionUID常量定义为与最初的版本的指纹相同。一旦这个静态成员被置于类中，那么序列化系统就可以读入这个类的不同版本。如果这个类只有方法发生了变化，那么在读入新的对象时不会产生任何问题。但是如果数据域发生了改变，这个时候可能会存在一些问题，对象流也会尽力地把这个对象转换到当前版本上：

对象流会将对象与当前版本进行对比，而且仅仅对比非瞬时和非静态的数据域。如果两个数据域名字相同而类型却不同的话，那么对象流不会进行转换；
如果对象流中的数据域在当前类中不存在，那么对象流将会忽略掉这些数据
如果当前版本存在对象流中不存在的数据，那么这些数据将会被设置成默认值。
如果使用序列化来保存对象，尤其是把一个对象保存到文件中，就需要考虑程序的演化对这个对象的影响。主要的影响就是对属性的增加与删除。

4重复引用的序列化

在实际中我们可能遇到这种情况，两个对象都持有另一个对象的引用，那么在序列化的时候，显然不应该把这个被引用的对象序列化两次。对于这种情况，Java利用了序列号的机制来解决这个问题：

对遇到的每一个引用都关联一个序列号；
每个对象第一次遇到的时候，保存其对象到数据流中；
如果某个对象已经保存过，那么只写出“与之前保存过的序列号为x的对象相同”。在读对象时，整个过程反过来
对于流中的对象，第一次遇到它的序列号时，构建它，并使用流中数据来初始化它，然后记录这个序列号和新对象之间的关联；
当遇到“与之前保存过的序列号为x的对象相同”标记时，获取与这个顺序号相关联的对象引用；

通过下面的示例可以看出Java是如何实现对重复引用的序列化的

（1）定义两个类 common和hold

class Common implements Serializable
{
	/**
	 * 
	 */
	//private static final long serialVersionUID = -393917310072427835L;
	private static int count=0;
	private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException { 
		System.out.println( "common write invoked  " +(count++));
        out.defaultWriteObject();  
       
    }  
 
    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException { 
    	System.out.println(" common  read invoked");
        in.defaultReadObject();  
        
    }

class Hold implements Serializable
{
	private Common common;

	public Common getCommon() {
		return common;
	}

	public void setCommon(Common common) {
		this.common = common;
	}
	

}

（2）序列化比较结果

public static void main(String[] args) throws Throwable {
		Common common=new Common();
		Hold hold1=new Hold();
		Hold hold2=new Hold();
		
		hold1.setCommon(common);
		hold2.setCommon(common);
		
		
		ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
		// 序列化
		ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(
				outputStream);
		objectOutputStream.writeObject(hold1);
		objectOutputStream.writeObject(hold2);
		objectOutputStream.close();

		outputStream.toByteArray();

		// 反序列化

		ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(
				new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray()));

		Hold hold3 = (Hold) objectInputStream.readObject();
		Hold hold4 = (Hold) objectInputStream.readObject();
		
		System.out.println(hold3.getCommon()==hold4.getCommon());
	}

结果显示序列化过程仅仅调用了一次，而且反序列化得到的结果也是指向同一个引用的。证明了上面说的Java序列化对于相同引用的机制。

5 clone

在Object类中，定义了protected的Clone方法，当需要进行clone时，这个方法必须被重写。这样很麻烦，而且某种程度上说也不太安全。序列化机制可以巧妙地从另外一个角度去解决这个问题，做法很简单。把一个对象序列化到流，然后进行反序列化。这样就产生了一个深拷贝。

class StudentNew implements Serializable, Cloneable {
	public String name;
	public ClassMate classMate;

	public  StudentNew clone() throws CloneNotSupportedException {
		ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
		try {
			// 序列化
			ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(
					outputStream);
			objectOutputStream.writeObject(this);
			objectOutputStream.close();

			outputStream.toByteArray();

			// 反序列化

			ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(
					new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray()));

			StudentNew cloneStudent = (StudentNew) objectInputStream.readObject();
			return cloneStudent;
		} catch (Exception e) {
			return null;
		}

	}
}