java序列化之Serializable

一、为什么要序列化

java允许我们在内存中创建可复用的对象,当JVM正常运行时,这些对象才存在,这些对象的生命周期不会比JVM的生命周期更长。当我们需要永久化保存这些对象时,就需要使用序列化来将对象转化成二进制信息存储起来,方便随时调用。

二、java如何实现序列化

java实现序列化的方式很简单,只需要将序列化的类实现Serializable接口即可;不实现Serializable接口的类在调用writeObject()方式时会报错NotSerializableException;具体的原因看writeObject()源码:

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());
                }
            }

在进行序列化操作时,会判断要被序列化的类是否是Enum、Array和Serializable类型,如果不是则直接抛出NotSerializableException。

三、通过Serializable实现序列化需要注意的几个问题
1.序列化 ID 的问题

虚拟机是否允许反序列化,不仅取决于类路径和功能代码是否一致,一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致;

public class Man implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String name;
    private int age;
    private String address;
    public static int height = 185;
    transient private String hobby;
    //省略getter(),setter()方法
}

写个main()方法测试一下:

        Man man = new Man();
        man.setName("ymz");
        man.setAddress("屋子科");
        man.setAge(18);
        File file = new File("test01.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oos.writeObject(man);
        oos.flush();
        oos.close();

在系列化之后改变Man类的序列化ID,

private static final long serialVersionUID = 2L;

然后反序列化,看结果:

        //改变序列ID之后再读取会报错
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test01.txt"));
        Man man = (Man)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(man.getName());

具体的报错信息:

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: cn.ymz.serialization.Man; local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 1, local class serialVersionUID = 2
    at java.io.ObjectStreamClass.initNonProxy(ObjectStreamClass.java:621)
    at java.io.ObjectInputStream.readNonProxyDesc(ObjectInputStream.java:1623)
    at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1518)
    at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:1774)
    at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1351)
    at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:371)
    at cn.ymz.serialization.TestSeria01.main(TestSeria01.java:23)

2.静态变量的序列化

直接看代码:

        //先写入文件,当前height的值是185
        Man man = new Man();
        man.setName("ymz");
        man.setAddress("屋子科");
        man.setAge(18);
        File file = new File("test02.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oos.writeObject(man);
        oos.flush();
        oos.close();
        //改变height的值
        Man.height = 100;
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test02.txt"));
        Man man2 = (Man)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(man2.getHeight());

height的初始值是185,在序列化之后,改变height的值,看结果会是多少:

100

height的值变了!说明读取的不是文件中的内容,读的是JVM中Man类的height属性;序列化并不保存静态变量

3.transient关键字的作用
        Man man = new Man();
        man.setName("ymz");
        man.setAddress("屋子科");
        man.setAge(18);
        man.setHobby("eat");
        File file = new File("test03.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oos.writeObject(man);
        oos.flush();
        oos.close();
        //读取被transient修饰的属性
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test03.txt"));
        Man man2 = (Man)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(man2.getHobby());

输出的结果为:null;

被transient修饰的属性不会被序列化,在反序列化的时候会给该属性一个默认值,int默认给0,string默认给null。

4.重写writeObject()与readObject()方法可以实现对某些属性的特殊处理

重写writeObject()与readObject()方法后,ObjectOutputStream会通过反射调用类中重写的方法:

    private void writeObject(ObjectOutputStream oos){
        try {
            ObjectOutputStream.PutField putFields = oos.putFields();
            System.out.println("原地址:"+address);
            address = "****"+address+"****";
            putFields.put("address",address);
            System.out.println("加密后的地址:"+address);
            oos.writeFields();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void readObject(ObjectInputStream ois){
        try {
            ObjectInputStream.GetField getField = ois.readFields();
            Object obj = getField.get("address","");
            System.out.println("加密后获取到的地址:"+obj);
            obj = String.valueOf(obj).replace("*","");
            System.out.println("解密后的地址:"+obj);
            address = obj.toString();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

测试一下:

        Man man = new Man();
        man.setAddress("屋子科");
        File file = new File("test04.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oos.writeObject(man);
        oos.flush();
        oos.close();

        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test04.txt"));
        Man man2 = (Man)ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(man2.getAddress());

输出结果为:

原地址:屋子科
加密后的地址:****屋子科****
加密后获取到的地址:****屋子科****
解密后的地址:屋子科
屋子科
5.序列化存储规则

将一个类连续两次写入同一个文件,看文件的大小变化;再连续读取两次,看是否得到同一个对象:

        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                new FileOutputStream("result.obj"));
        Man test = new Man();
        //试图将对象两次写入文件
        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"));
        //从文件依次读出两个文件
        Man t1 = (Man) oin.readObject();
        Man t2 = (Man) oin.readObject();
        oin.close();
        //判断两个引用是否指向同一个对象
        System.out.println(t1 == t2);

结果如下:

100
105
true

Java 序列化机制为了节省磁盘空间,具有特定的存储规则,当写入文件的为同一对象时,并不会再将对象的内容进行存储,而只是再次存储一份引用,上面增加的 5 字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时,恢复引用关系,使得 t1 和 t2 指向唯一的对象,二者相等,输出 true。该存储规则极大的节省了存储空间。

6.序列化特性分析

在连续两次序列化同一对象中间,改变对象的属性值,然后看对象的值是否被改写:

        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));
        Man man = new Man();
        man.setAge(1);
        out.writeObject(man);
        out.flush();
        man.setAge(2);
        out.writeObject(man);
        out.close();
        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream("result.obj"));
        Man t1 = (Man) oin.readObject();
        Man t2 = (Man) oin.readObject();
        System.out.println(t1.getAge());
        System.out.println(t2.getAge());

输出结果为:

1
1

结果两个输出的都是 1。

原因就是第一次写入对象以后,第二次再试图写的时候,虚拟机根据引用关系知道已经有一个相同对象已经写入文件,因此只保存第二次写的引用,所以读取时,都是第一次保存的对象。

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