深入理解Java原生的序列化機制

更新時間：2019年06月06日 10:22:40 作者：mayoi7

Java 提供了一種對象序列化的機制，該機制中，一個對象可以被表示為一個字節(jié)序列，該字節(jié)序列包括該對象的數(shù)據(jù)、有關對象的類型的信息和存儲在對象中數(shù)據(jù)的類型。下面小編和大家來一起學習一下吧

概念

一個對象如果想在硬盤上存儲，一定就需要借助于一定的數(shù)據(jù)格式。這種把對象轉(zhuǎn)換為硬盤存儲的格式的過程就叫做對象的序列化，同樣地，將這些文件再反向轉(zhuǎn)換為程序中對象的操作就叫做反序列化
一些復雜的解決方案可能是將對象轉(zhuǎn)換為json字符串的方式，這種方式的優(yōu)點是易讀，但是效率還是太低，所以Java的序列化的解決方案是將對象轉(zhuǎn)換為一個二進制流的形式，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化，本篇文章將會來詳細講解序列化的實現(xiàn)和原理

實現(xiàn)

準備

我們這里有一個普通的對象，要注意的是這個類和其中用到的所有對象都需要實現(xiàn)序列化接口Serializable：

class Demo implements Serializable {
int val = 10;
String time = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
A a = new A(20);
@Override
public String toString() {
return "[hashcode=" + hashCode() + " val=" + val + ", time=" + time 
+ ", A.val=" + a.val +"]";
}
}

這個A是一個普通的對象，如下：

class A implements Serializable {
int val = 20;
public A(int val) {
this.val = val;
}
}

現(xiàn)在我們有一個Demo對象，來輸出一下這個對象的標志字符串：

Demo demo = new Demo();
System.out.println(demo.toString());

輸出結果：

[hashcode=1625635731 val=10, time=20:28:56, A.val=20]

序列化

現(xiàn)在，我們需要將這個對象序列化為二進制流，則需要以下的操作：

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("target");
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(demo);
objectOutputStream.flush();
objectOutputStream.close();

這樣，demo對象就被我們持久化到硬盤的target文件中了

反序列化

反之，如果我們想將這個對象從target文件中取出，就需要如下的操作：

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("target");
ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
Demo newDemo = (Demo)objectInputStream.readObject();

檢驗

現(xiàn)在，我們用以下的語句來檢驗這兩個對象是否是一個對象：

System.out.println(newDemo.toString());
System.out.println("demo == newDemo : " + (demo == newDemo));

輸出

[hashcode=885284298 val=10, time=20:28:56, A.val=20]
demo == newDemo : false

我們會發(fā)現(xiàn)，反序列化得到的對象雖然值和原有對象一致，但是其不是同一個對象，這一點很重要

原理

我們打開序列化生成的target文件，這里需要用二進制流的方式打開：

這里可以將文件分為5個部分：

文件頭：聲明文件是一個對象序列化文件，同時聲明了序列化版本
類描述：聲明類信息，包括類名、序列化id，以及域的個數(shù)等屬性
屬性描述
父類信息描述
對象屬性的實際值

也就是說，在這個二進制文件中，通過這幾部分就能表明一個類的全部信息，在反序列化的過程中，Java將會按照指定的文件格式來從文件中恢復數(shù)據(jù)

注意事項

序列化的類一定要實現(xiàn)Serializable接口
序列化類中包含的自定義對象都需要實現(xiàn)Serializable接口

這兩點是為什么呢，我們來看ObjectOutputStream中的writeObject0方法，這里截取了一小段：

if (obj instanceof String) {
writeString((String) obj, unshared);
} else if (cl.isArray()) {
writeArray(obj, desc, unshared);
} else if (obj instanceof Enum) {
writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);
} else if (obj instanceof Serializable) {
writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
} else {
if (extendedDebugInfo) {
throw new NotSerializableException(
cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
} else {
throw new NotSerializableException(cl.getName());
}
}

這段代碼中的obj不僅僅是被序列化的對象，還會是這個對象中的所有字段，也就是說其中的域?qū)ο螅仨毷亲址?、?shù)組、枚舉和序列化接口中的一種，否則就會拋出異常

序列化ID

其實，還有一點注意事項，我留在了這里來講：

在序列化和反序列化之間，對象的字段名稱、類型和數(shù)量均不能改變

這是為什么呢，我們來看反序列化中的一塊代碼：

if (model.serializable == osc.serializable &&
!cl.isArray() &&
suid != osc.getSerialVersionUID()) {
throw new InvalidClassException(osc.name,
"local class incompatible: " +
"stream classdesc serialVersionUID = " + suid +
", local class serialVersionUID = " +
osc.getSerialVersionUID());
}

這是ObjectStreamClass中的initNonProxy方法中的一段，這個方法也就是讀取我們序列化文件的核心方法，用于初始化類描述符

不過我們重點不在這里，重點是一個suid和osc.getSerialVersionUID()的比較，這時候就要涉及到一個序列化id的概念了，序列化id的聲明類似下面這種形式：

class Demo implements Serializable {
// 這個序列化id一般的ide都會提供有自動生成的插件，感興趣的可以自行下載
private static final long serialVersionUID = -5809782578272943999L;
// ...
}

Java的反序列化成功與否的關鍵，就是比較文件的序列化id和類的序列化id是否一致，如果一致，則認為文件中的對象和類對象是同一個對象，否則，就說明兩個類壓根就不是一個類，如果強行轉(zhuǎn)換則很有可能發(fā)生異常

但是我們之前沒有手動設置序列化id也一樣能反序列化成功不是嗎？其實，之前能反序列化成功僅僅是因為我們沒有改動原來的類，如果我們沒有設置序列化id，則以下任何的操作，均會導致反序列化失?。?/p>