通過實例深入了解java序列化
正文
將 Java 對象序列化為二進制文件的 Java 序列化技術(shù)是 Java 系列技術(shù)中一個較為重要的技術(shù)點，在大部分情況下，開發(fā)人員只需要了解被序列化的類需要實現(xiàn) Serializable 接口，使用 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 進行對象的讀寫。然而在有些情況下，光知道這些還遠遠不夠，文章列舉了筆者遇到的一些真實情境，它們與 Java 序列化相關(guān)，通過分析情境出現(xiàn)的原因，使讀者輕松牢記 Java 序列化中的一些高級認識。
序列化 ID 問題
情境：兩個客戶端 A 和 B 試圖通過網(wǎng)絡(luò)傳遞對象數(shù)據(jù)，A 端將對象 C 序列化為二進制數(shù)據(jù)再傳給 B，B 反序列化得到 C。
問題：C 對象的全類路徑假設(shè)為 com.inout.Test，在 A 和 B 端都有這么一個類文件，功能代碼完全一致。也都實現(xiàn)了 Serializable 接口，但是反序列化時總是提示不成功。
解決：虛擬機是否允許反序列化，不僅取決于類路徑和功能代碼是否一致，一個非常重要的一點是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。清單 1 中，雖然兩個類的功能代碼完全一致，但是序列化 ID 不同，他們無法相互序列化和反序列化。
清單 1. 相同功能代碼不同序列化 ID 的類對比
package com.inout;
import java.io.Serializable;
public class A implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String name;
public String getName()
{
return name;
}
public void setName(String name)
{
this.name = name;
}
}
package com.inout;
import java.io.Serializable;
public class A implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 2L;
private String name;
public String getName()
{
return name;
}
public void setName(String name)
{
this.name = name;
}
}
序列化 ID 在 Eclipse 下提供了兩種生成策略，一個是固定的 1L，一個是隨機生成一個不重復(fù)的 long 類型數(shù)據(jù)（實際上是使用 JDK 工具生成），在這里有一個建議，如果沒有特殊需求，就是用默認的 1L 就可以，這樣可以確保代碼一致時反序列化成功。那么隨機生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些時候，通過改變序列化 ID 可以用來限制某些用戶的使用。
靜態(tài)變量序列化
清單 2. 靜態(tài)變量序列化問題代碼
public class Test implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
public static int staticVar = 5;
public static void main(String[] args) {
try {
//初始時staticVar為5
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("result.obj"));
out.writeObject(new Test());
out.close();
//序列化后修改為10
Test.staticVar = 10;
ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result.obj"));
Test t = (Test) oin.readObject();
oin.close();
//再讀取，通過t.staticVar打印新的值
System.out.println(t.staticVar);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
清單 2 中的 main 方法，將對象序列化后，修改靜態(tài)變量的數(shù)值，再將序列化對象讀取出來，然后通過讀取出來的對象獲得靜態(tài)變量的數(shù)值并打印出來。依照清單 2，這個 System.out.println(t.staticVar) 語句輸出的是 10 還是 5 呢？
最后的輸出是 10，對于無法理解的讀者認為，打印的 staticVar 是從讀取的對象里獲得的，應(yīng)該是保存時的狀態(tài)才對。之所以打印 10 的原因在于序列化時，并不保存靜態(tài)變量，這其實比較容易理解，序列化保存的是對象的狀態(tài)，靜態(tài)變量屬于類的狀態(tài)，因此 序列化并不保存靜態(tài)變量。
對敏感字段加密
情境：服務(wù)器端給客戶端發(fā)送序列化對象數(shù)據(jù)，對象中有一些數(shù)據(jù)是敏感的，比如密碼字符串等，希望對該密碼字段在序列化時，進行加密，而客戶端如果擁有解密的密鑰，只有在客戶端進行反序列化時，才可以對密碼進行讀取，這樣可以一定程度保證序列化對象的數(shù)據(jù)安全。
解決：在序列化過程中，虛擬機會試圖調(diào)用對象類里的 writeObject 和 readObject 方法，進行用戶自定義的序列化和反序列化，如果沒有這樣的方法，則默認調(diào)用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。用戶自定義的 writeObject 和 readObject 方法可以允許用戶控制序列化的過程，比如可以在序列化的過程中動態(tài)改變序列化的數(shù)值。基于這個原理，可以在實際應(yīng)用中得到使用，用于敏感字段的加密工作，清單 3 展示了這個過程。
清單 3. 靜態(tài)變量序列化問題代碼
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String password = "pass";
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
private void writeObject(ObjectOutputStream out) {
try {
PutField putFields = out.putFields();
System.out.println("原密碼:" + password);
password = "encryption";//模擬加密
putFields.put("password", password);
System.out.println("加密后的密碼" + password);
out.writeFields();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void readObject(ObjectInputStream in) {
try {
GetField readFields = in.readFields();
Object object = readFields.get("password", "");
System.out.println("要解密的字符串:" + object.toString());
password = "pass";//模擬解密,需要獲得本地的密鑰
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
try {
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("result.obj"));
out.writeObject(new Test());
out.close();
ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result.obj"));
Test t = (Test) oin.readObject();
System.out.println("解密后的字符串:" + t.getPassword());
oin.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
在清單 3 的 writeObject 方法中，對密碼進行了加密，在 readObject 中則對 password 進行解密，只有擁有密鑰的客戶端，才可以正確的解析出密碼，確保了數(shù)據(jù)的安全。執(zhí)行控制臺輸出如圖所示。
特性使用案例
RMI 技術(shù)是完全基于 Java 序列化技術(shù)的，服務(wù)器端接口調(diào)用所需要的參數(shù)對象來至于客戶端，它們通過網(wǎng)絡(luò)相互傳輸。這就涉及 RMI 的安全傳輸?shù)膯栴}。一些敏感的字段，如用戶名密碼（用戶登錄時需要對密碼進行傳輸），我們希望對其進行加密，這時，就可以采用本節(jié)介紹的方法在客戶端對密碼進行加密，服務(wù)器端進行解密，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
序列化存儲規(guī)則
清單 4. 存儲規(guī)則問題代碼
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("result.obj"));
Test test = new Test();
//試圖將對象兩次寫入文件
out.writeObject(test);
out.flush();
System.out.println(new File("result.obj").length());
out.writeObject(test);
out.close();
System.out.println(new File("result.obj").length());
ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result.obj"));
//從文件依次讀出兩個文件
Test t1 = (Test) oin.readObject();
Test t2 = (Test) oin.readObject();
oin.close();
//判斷兩個引用是否指向同一個對象
System.out.println(t1 == t2);
清單 3 中對同一對象兩次寫入文件，打印出寫入一次對象后的存儲大小和寫入兩次后的存儲大小，然后從文件中反序列化出兩個對象，比較這兩個對象是否為同一對象。一般的思維是，兩次寫入對象，文件大小會變?yōu)閮杀兜拇笮。葱蛄谢瘯r，由于從文件讀取，生成了兩個對象，判斷相等時應(yīng)該是輸入 false 才對，但是最后結(jié)果輸出如圖所示。
31 36 true
我們看到，第二次寫入對象時文件只增加了5 字節(jié)，并且兩個對象是相等的，這是為什么呢？
解答：Java 序列化機制為了節(jié)省磁盤空間，具有特定的存儲規(guī)則，當寫入文件的為同一對象時，并不會再將對象的內(nèi)容進行存儲，而只是再次存儲一份引用，上面增加的 5 字節(jié)的存儲空間就是新增引用和一些控制信息的空間。反序列化時，恢復(fù)引用關(guān)系，使得清單 3 中的 t1 和 t2 指向唯一的對象，二者相等，輸出 true。該存儲規(guī)則極大的節(jié)省了存儲空間。
特性案例分析
清單 5. 案例代碼
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));
Test test = new Test();
test.i = 1;
out.writeObject(test);
out.flush();
test.i = 2;
out.writeObject(test);
out.close();
ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"result.obj"));
Test t1 = (Test) oin.readObject();
Test t2 = (Test) oin.readObject();
System.out.println(t1.i);
System.out.println(t2.i);
本案例的目的是希望將 test 對象兩次保存到 result.obj 文件中，寫入一次以后修改對象屬性值再次保存第二次，然后從 result.obj 中再依次讀出兩個對象，輸出這兩個對象的 i 屬性值。案例代碼的目的原本是希望一次性傳輸對象修改前后的狀態(tài)。
結(jié)果兩個輸出的都是 1， 原因就是第一次寫入對象以后，第二次再試圖寫的時候，虛擬機根據(jù)引用關(guān)系知道已經(jīng)有一個相同對象已經(jīng)寫入文件，因此只保存第二次寫的引用，所以讀取時，都是第一次保存的對象。讀者在使用一個文件多次 writeObject 需要特別注意這個問題。
小結(jié)
本文通過幾個具體的情景，介紹了 Java 序列化的一些高級知識，雖說高級，并不是說讀者們都不了解，希望用筆者介紹的情景讓讀者加深印象，能夠更加合理的利用 Java 序列化技術(shù)，在未來開發(fā)之路上遇到序列化問題時，可以及時的解決。由于本人知識水平有限，文章中倘若有錯誤的地方，歡迎聯(lián)系我批評指正。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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