Java--对象的序列化和反序列化

对象序列化的目标:

  • 将对的字节序列对象永久的保存到磁盘中。
  • 允许在网络上直接传输对象,传输对象的字节序列。

对象序列化:把对象转换为字节序列。

对象反序列化:把字节序列恢复为对象。


如果让某个对象支持序列化机制,必须让它的类是可序列化的(serializable)。
为了让某个类是可序列化的,该类必须实现如下两个接口之一:

  • Serializable
  • Externalizablie

Externalizable接口继承自 Serializable接口,仅实现Serializable接口的类采用默认的序列化方式 ,而实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为。

Java 的很多类已经实现了Serializable,该接口是一个标记接口,实现该接口无须实现任何方法,它只是表明该类的实例是可序列化的。

在 JavaEE 中,通常建议:创建的每个JavaBean类都实现Serializable

关于对象序列化,需要注意的几点:

  • 对象的类名、实例变量都会被序列化;方法、类变量(static修饰的成员变量)、transient 修饰的实例变量都不会被序列化。
  • 实现 Serializable 接口的类如果需要让某个实例变量不被实例化,则在该实例变量前加 transient 修饰符。
  • 要保证序列化对象的引用变量类型也是可序列化的。
  • 反序列化对象时必须有序列化对象的 class 文件。
  • 当通过文件、网络来读取序列化后的对象时,必须按实际写入的顺序读取。

1、使用对象流来实现序列化

对象序列化的步骤:

1) 创建一个对象输出流,它可以包装一个其他类型的目标输出流,如文件输出流;

2) 通过对象输出流的writeObject()方法写对象。

对象反序列化的步骤:

1) 创建一个对象输入流,它可以包装一个其他类型的源输入流,如文件输入流;

2) 通过对象输入流的readObject()方法读取对象。

public class Person implements Serializable {
    
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    
}
/**
 * 实现序列化和反序列化
 *
 */
public class SerializableTest {

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("小明", 23);
        try {
            SerializableObject(person);
            Person p = (Person) DeserializationObject();
            System.out.println(p.toString());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
                
    }
    
    /**
     * 序列化对象
     * @param o
     * @throws Exception
     */
    public static void SerializableObject(Object o) throws Exception {
        
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"));
        oos.writeObject(o);
        System.out.println("对象序列化成功!");
        oos.close();
        
    }
    
    /**
     * 反序列化
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Object DeserializationObject() throws Exception {
        
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.txt"));
        Object o = ois.readObject();
        System.out.println("反序列化成功!");
        return o;
        
    }
    
}

OK!

2、对象引用的序列化

前边例子的Person类的成员变量是Stringint型的。

如果某个类的成员变量的类型不是基本类型或String类型,而是另一个引用类型,那么这个引用类必须是可序列化的,否则拥有该类型成员变量的类也是不可序列化的。

public class Teacher implements Serializable {

    private String name;
    private Person stuName;
    
}

Teacher类持有一个Person类的引用,只有Person类是可序列化的,Teacher类才是可序列化的。如果Person类不可序列化,则无论Teacher类是否实现了Serializable,Externalizable接口,Teacher类都是不可序列化的。

Java序列化机制采用了一种特殊的序列化算法:

  • 所有保存到磁盘中的对象都有一个序列化编号。
  • 当试图序列化一个对象时,将先检查该对象是否已经被序列化过,只有该对象从未(在本次虚拟机中)被序列化过,系统才会将该对象转换成字节序列并输出。
  • 如果某个对象已经被序列化过,程序将只输出一个序列化编号,而不是再次序列化该对象。

注意:当使用Java序列化机制序列化可变对象时一定要注意,只有第一次调用 writeObject() 方法来输出对象时才会将对象转换成字节序列,并写入到 ObjectOutputStream;在后面程序中即使该对象的实例变量发生了改变,再次调用writeObject() 方法输出该对象时,改变后的实例变量也不会被输出。

3、自定义序列化

有的时候,不希望系统将某一实例变量值进行序列化,或者某个实例变量的类型是不可序列化的。因此就不希望对该实例变量进行递归的序列化,以免引发NotSerializableException 异常。

对某个对象进行序列化时,系统会自动把该对象的所有实例变量依次进行序列化,如果某个实例变量引用到另一个对象,则被引用的对象也会被序列化。如果被引用的对象的实例变量也引用了其他对象,则被引用的对象也会被序列化,这种情况被称为递归序列化

解决办法一
在实例变量前面使用 transient 关键字修饰,可以指定Java序列化时无须理会该实例变量。

public class Teacher implements Serializable {

    private transient String name;
    private Person stuName;
    
}

transient 关键字只能用于修饰实例变量,不可修饰Java程序中的其他部分。

存在问题:被 transient 修饰的实例变量被完全隔离在序列化机制之外,将导致在反序列化时无法取得该实例变量的值。


解决办法二
利用Java提供的一种序列化机制,通过这种机制可以让程序控制如何序列化各实例变量,甚至完全不序列化某些实例变量(与使用 transient 关键字的效果相同)。

在序列化和反序列化过程中,需要特殊处理的类应该重写如下的特殊方法,来实现自定义序列化:

private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException  // 可以自定义序列化机制

private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException       // 可以自定义反序列化机制

private void readObjectNoData() throws ObjectStreamException    // 当序列化流不完整时,该方法可以用来正确地初始化反序列化的对象

注意:writeObject() 方法存储实例变量的顺序应该和readObject() 方法中恢复实例变量的顺序一致,否则将不能正常恢复该Java对象。

解决办法三
一种更彻底的自定义机制,可以在序列化对象时将该对象替换成其他对象。让序列化类重写以下方法:

任何的访问修饰符  Object writeReplace() throws ObjectStreamException
public class Teacher implements Serializable {

    private String name;
    private Person stuName;
    
    // 重写 writeReplace 方法,程序在序列化该对象之前,先调用该方法
    private Object writeReplace() throws ObjectStreamException {
        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
        list.add(name);
        list.add(stuName);
        return list;
    }
}

与之相对应的一个方法:

任何的访问修饰符  Object readResolve() throws ObjectStreamException

该方法在紧接着readObject() 之后被调用,该方法的返回值将会代替原来反序列化的对象,而原来readObject()反序列化的对象将会被立即丢弃。

通常建议:对于 final 类重写 readResolve() 方法不会有任何问题,否则,重写 readResolve() 方法时应该尽量使用 private 修饰符。

反序列化机制在恢复Java对象时无须调用构造器来初始化Java对象,从这个意义上来看,序列化机制可以用来“克隆”对象。

4、另一种自定义序列化机制

这种序列化方式完全由程序员决定存储和恢复对象数据。实现Externalizablie接口,中的两个方法:

void writeExternal(ObjectOutput out)  // 实现序列化,调用ObjectOutput的writeObject()方法来保存引用类型的实例变量的值。
调用DataOutput(它是ObjectOutput的父接口)的方法来保存基本类型的实例变量的值。
        
void readExternal(ObjectInput in)  // 实现反序列化,调用ObjectIutput的readObject()方法来恢复引用类型的实例变量的值。
调用DataIutput(它是ObjectIutput的父接口)的方法来恢复基本类型的实例变量的值。
public class Person implements Serializable {
    
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        //将name实例变量值反转后写入
        out.writeObject(new StringBuffer(name).reverse());
        out.writeInt(age);
        
    }
    
    public void readExternal(ObjectInput in) throws ClassNotFoundException, IOException {
        this.name = ((StringBuffer) in.readObject()).reverse().toString();
        this.age = in.readInt(); 
    }
}

由于编程复杂度的原因,大部分时候都是采用实现Serializable接口的方式来实现序列化

6、版本(serialVersionUID 的作用)

Java序列化机制允许为序列化类提供一个private static final 的 serialVersionUID 值,该类变量的值用于标识该Java类的序列化版本。

这样就能保证即使在某个对象被序列化之后,它所对应的类被修改了,该对象也依然可以被正确的反序列化。避免在反序列化时与序列化版本的兼容性问题。

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