【Java基础】序列化与反序列化
文章参考 https://blog.csdn.net/shusheng0007/article/details/80629348
1. 序列化和反序列化是什么
- 序列化： 把Java对象转换为字节序列（其实就是字节数组）的过程。
- 反序列化：把字节序列（字节数组）恢复为Java对象的过程。
2. 什么要进行序列化和反序列化
在网络上传输各种类型的数据，包括文本、图片、音频、视频等， 这些数据不可能在传输过程中还是以他们原来的样子传输，而是变成1000111100101这样的二进制表示的一个个二进制的字节序列，那么发送方就需要将这些数据序列化为字节流后传输，而接收方接到字节流后需要反序列化为相应的数据类型。当然接收方也可以将接收到的字节流存储到磁盘中，等到以后想恢复的时候再恢复。
综上，可以得出对象的序列化和反序列化主要有两种用途：
- 把对象的字节序列永久地保存到磁盘上。（持久化对象）
- 可以将Java对象以字节序列的方式在网络中传输。（网络传输对象）
3. 只能使用序列化吗
- 在磁盘文件中，不能去保存和恢复对象的内存地址是因为对象被重载时，它可能占据的是与原来完全不同的内存地址。
- 在网络传输中，不同的处理器之间通信时，对象占据的内存地址也是完全不同。
因此是的，持久化和网络传输只能使用序列化。
4. 序列化的方式
- JDK库中的序列化API实现二进制序列化
- XML
- JSON
- Protostaff
1. JDK序列化
1. 对象序列化包括如下步骤：
创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类的目标输出流，如文件输出流；
通过对象输出流的writeObject()方法写对象。
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("empoyee.dat"));
Employee harry = new Employee("Harry Hacker", 5000, 1989, 10, 1);
Maneger boss = new Manager("Carl Cracker", 7000, 1984, 12, 15);
oos.writeObject(harry);
oos.writeObject(boss);2. 对象反序列化包括如下步骤：
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；
通过对象输入流的readObject()方法以这些对象被写出的顺序读取对象并获得它们。
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream (new FileInputStream("empoyee.dat"));
Employee e1 = (Employee)ois.readObject();
Maneger e2 = (Manager)ois.readObject();3. 对于那么需要序列化与反序列化的对象，对应的类必须要实现JDK库的相关API，有以下三种方法：
若Club类仅仅实现了Serializable接口，则可以按照以下方式进行序列化和反序列化
ObjectOutputStream采用默认的序列化方式，对Club对象的非transient的实例变量进行序列化。
ObjcetInputStream采用默认的反序列化方式，对对Club对象的非transient的实例变量进行反序列化。若Club类仅仅实现了Serializable接口，并且还定义了readObject(ObjectInputStream in)和writeObject(ObjectOutputSteam out)，则采用以下方式进行序列化与反序列化。
ObjectOutputStream调用Student对象的writeObject(ObjectOutputStream out)的方法进行序列化。
ObjectInputStream会调用Student对象的readObject(ObjectInputStream in)的方法进行反序列化。若Club类实现了Externalnalizable接口，且Club类必须实现readExternal(ObjectInput in)和writeExternal(ObjectOutput out)方法，则按照以下方式进行序列化与反序列化。
ObjectOutputStream调用Student对象的writeExternal(ObjectOutput out))的方法进行序列化。
ObjectInputStream会调用Student对象的readExternal(ObjectInput in)的方法进行反序列化。
1. 实现Serializable接口
如果是对序列化的需求非常简单，没有对序列化过程控制的需求，可以简单实现Serializable接口即可。
从Serializable的源码可知，其是一个标记接口，无需实现任何方法。例如我们有如下的Student类.
public class Student implements Serializable {
private String name;
private int age;
public Student(String name,int age)
{
System.out.println("有参数构造器执行");
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;
}
}序列化： 那么我们如何将此类的对象序列化后保存到磁盘上呢？
- 创建一个 ObjectOutputStream 输出流oos
- 调用此输出流oos的writeObject()方法
private static void serializ()
{
try (ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"));)
{
Student s=new Student("ben",18);
oos.writeObject(s);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}上面代码将Sutent 的一个实例对象序列化到了一个文本文件中。
反序列化：我们如从文本文件中将此对象的字节序列恢复成Student对象呢？
- 创建一个ObjectInputStream 输入流ois
- 调用此输入流ois的readObject()方法。
private static void deSerializ()
{
try(ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.txt"));)
{
Student s= (Student) ois.readObject();
System.out.println(s.toString());
}catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}Note: 当反序列化的时候并没有调用Student的构造函数，说明反序列化机制无需通过构造器来构建Java对象，这就给实现了序列化机制的单例模式造成了麻烦。
2. 版本 serialVersionUID
由于反序列化Java对象的时候，必须提供该对象的class文件，但是随着项目的升级class文件文件也会升级，Java如何保证兼容性呢？答案就是 serialVersionUID。每个可以序列化的类里面都会存在一个serialVersionUID，只要这个值前后一致，即使类升级了，系统仍然会认为他们是同一版本。如果我们不显式指定一个，系统就会使用默认值。
public class Student implements Serializable {
private static final long serialVersionUID=1L;
...
}我们应该总是显式指定一个版本号，这样做的话我们不仅可以增强对序列化版本的控制，而且也提高了代码的可移植性。因为不同的JVM有可能使用不同的策略来计算这个版本号，那样的话同一个类在不同的JVM下也会认为是不同的版本。
那么我们如何维护这个版本号呢？
- 只修改了类的方法，无需改变serialVersionUID；
- 只修改了类的static变量和使用transient 修饰的实例变量，无需改变serialVersionUID；
- 如果修改了实例变量的类型，例如一个变量原来是int改成了String,则反序列化会失败，需要修改serialVersionUID；如果删除了类的一些实例变量，可以兼容无需修改；如果给类增加了一些实例变量，可以兼容无需修改，只是反序列化后这些多出来的变量的值都是默认值。
3. 继承及引用对象序列化
当要序列化的类存在父类的时候，直接或者间接福来，其父类也必须可以序列化。
当要序列化的类中引用了其他类的对象，那么这些对象的类也必须是可序列化的，如下面代码中的Teacher 类也必须是可以序列化的
public class Student implements Serializable {
private Teacher teacher;
...
}4. Java序列化算法
Java序列化遵循以下算法：
- 所有序列化过的，包括磁盘中的的实例对象都有一个序列化编号;
- 当试图序列化一个对象时，程序会先检查该对象是否已经被序列化过，当对象在本次虚拟机中从未被序列化过，则系统将其序列化为字节序列并输出;
- 如果某个对象在本次虚拟机中已经序列化过，则直接输出这个序列化编号.
鉴于以上的算法可能会造成一个潜在的问题：当序列化一个可变对象时，只有第一次使用writeObject()方法输出时才会输出字节序列，而第二次调用时仅仅输出一个序列化编号，即使我们改变了这个对象的一些属性，这些改变后的属性也不会序列化到磁盘上，这点在开发中需要非常注意。下面我们看一下代码：
private static void reSerialize()
{
try(ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("student.txt"));
ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("student.txt"));)
{
Student s=new Student("ben",18);
oos.writeObject(s);
Student rs1= (Student) ois.readObject();
s.setAge(32);
oos.writeObject(s);
Student rs2= (Student) ois.readObject();
System.out.println("两个对象是否相等："+ (rs1==rs2));
System.out.println("希望年龄变为32："+rs2.getAge());
}catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}输出结果：
两个对象是否相等：true 希望年龄变为32：18
从输出结果可以看出，修改前后反序列化出来的两个对象时绝对相等的，输出的其实是第一个对象，而且我们对年龄做的修改也没有生效。
5. 自定义序列化
通过tansient阻止实例变量的序列化。
Java默认会序列化所有的实例变量，如果我们不想序列化某一个实例变量，就可以使用tansient这个关键字修饰。
private transient String name;
通过writeObject()与readObject()方法控制序列化过程
只需要为实现了Serializable接口的类提供两个如下签名的方法，就可完全控制序列化和发序列化过程。private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException
例如我们给前面介绍的Student类添加两个如下方法。
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException { out.writeObject("hello "+name); out.writeInt(age); } private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException { name= (String) in.readObject(); age=in.readInt(); }那么反序列化后name 属性的值就会加上hello 前缀。
通过writeReplace()方法控制序列化过程
为实现了Serializable接口的类提供 如下签名的方法
Any-Access-Modifier Object writeReplace() throws ObjectStreamException
该方法在开始序列化writeObject()之前执行，所以可以在序列化对象之前对要序列化的对象做一些处理，甚至完全替换掉原来的对象。 例如下面的代码无论被序列化的对象是什么，反序列化出来的对象总是一个字符串“总有刁民想害朕”。
private Object writeReplace() throws ObjectStreamException{ return "总有刁民想害朕"; }通过readResolve()方法控制反序列化过程
为实现了Serializable接口的类提供 如下签名的方法
Any-Access-Modifier Object readResolve() throws ObjectStreamException
该方法在反序列化readObject()后执行，所以可以在反序列化后对获得的对象做一些处理，甚至完全替换为其他对象。例如下面代码无论反序列化后得到的对象是什么，都会被替换成一个字符串”昏君人人得而诛之”。
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{ return "昏君人人得而诛之"; }这个函数在单例类实现序列化时特别有用,通过前面的介绍 我们知道，通过序列化可以不使用构造函数而获取一个类的实例，这样的话一个单例类就会存在两个实例了，就失去效用了。那么如何解决这个问题呢？
1、最好是使用枚举enum来构建一个单例，这是最好的方法，解决了序列化以及反射生成实例的问题。
public enum Singleton { INSTANCE; }2、如果只是解决由于序列化导致的单例破坏问题，可以使用readResolve()方法解决，如下代码所示：
public class Singleton implements Serializable{ public static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() { } protected Object readResolve() { return INSTANCE; } ... }
6. 实现Externalizable接口
程序员需要自己实现序列化，一般不用。
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