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Java序列化的几种方式以及序列化的作用

本文着重讲解一下Java序列化的相关内容。

如果对Java序列化感兴趣的同学可以研究一下。

一.Java序列化的作用

有的时候我们想要把一个Java对象变成字节流的形式传出去,有的时候我们想要从一个字节流中恢复一个Java对象。例如,有的时候我们想要

把一个Java对象写入到硬盘或者传输到网路上面的其它计算机,这时我们就需要自己去通过java把相应的对象写成转换成字节流。对于这种通用

的操作,我们为什么不使用统一的格式呢?没错,这里就出现了java的序列化的概念。在Java的OutputStream类下面的子类ObjectOutput-

Stream类就有对应的WriteObject(Object object) 其中要求对应的object实现了java的序列化的接口。

为了更好的理解java序列化的应用,我举两个自己在开发项目中遇到的例子:

1)在使用tomcat开发JavaEE相关项目的时候,我们关闭tomcat后,相应的session中的对象就存储在了硬盘上,如果我们想要在tomcat重启的

时候能够从tomcat上面读取对应session中的内容,那么保存在session中的内容就必须实现相关的序列化操作。

2)如果我们使用的java对象要在分布式中使用或者在rmi远程调用的网络中使用的话,那么相关的对象必须实现java序列化接口。

亲爱的小伙伴,大概你已经了解了java序列化相关的作用,接下来们来看看如何实现java的序列化吧。~

二.实现java对象的序列化和反序列化。

Java对象的序列化有两种方式。

a.是相应的对象实现了序列化接口Serializable,这个使用的比较多,对于序列化接口Serializable接口是一个空的接口,它的主要作用就是

标识这个对象时可序列化的,jre对象在传输对象的时候会进行相关的封装。这里就不做过多的介绍了。

下面是一个实现序列化接口的Java序列化的例子:非常简单

package com.shop.domain;

import java.util.Date;


public class Article implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private Integer id; 
    private String title;  //文章标题
    private String content;  // 文章内容
    private String faceIcon;//表情图标
    private Date postTime; //文章发表的时间
    private String ipAddr;  //用户的ip

    private User author;  //回复的用户

    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String getFaceIcon() {
        return faceIcon;
    }
    public void setFaceIcon(String faceIcon) {
        this.faceIcon = faceIcon;
    }
    public Date getPostTime() {
        return postTime;
    }
    public void setPostTime(Date postTime) {
        this.postTime = postTime;
    }
    public User getAuthor() {
        return author;
    }
    public void setAuthor(User author) {
        this.author = author;
    }
    public String getIpAddr() {
        return ipAddr;
    }
    public void setIpAddr(String ipAddr) {
        this.ipAddr = ipAddr;
    }


}

b.实现序列化的第二种方式为实现接口Externalizable,Externlizable的部分源代码如下:

* @see java.io.ObjectInput
 * @see java.io.Serializable
 * @since   JDK1.1
 */
public interface Externalizable extends java.io.Serializable {
    /**
     * The object implements the writeExternal method to save its contents
     * by calling the methods of DataOutput for its primitive values or

没错,Externlizable接口继承了java的序列化接口,并增加了两个方法:

 - void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;

 - void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;

首先,我们在序列化对象的时候,由于这个类实现了Externalizable 接口,在writeExternal()方法里定义了哪些属性可以序列化,

哪些不可以序列化,所以,对象在经过这里就把规定能被序列化的序列化保存文件,不能序列化的不处理,然后在反序列的时候自动调

用readExternal()方法,根据序列顺序挨个读取进行反序列,并自动封装成对象返回,然后在测试类接收,就完成了反序列。

所以说Exterinable的是Serializable的一个扩展。

为了更好的理解相关内容,请看下面的例子:

package com.xiaohao.test;

import java.io.Externalizable;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutput;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;


/**
 * 测试实体类
 * @author 小浩
 * @创建日期 2015-3-12
 */
class Person implements Externalizable{
        private static final long serialVersionUID = 1L;<br>    String userName;
    String password;
    String age;


    public Person(String userName, String password, String age) {
        super();
        this.userName = userName;
        this.password = password;
        this.age = age;
    }


    public Person() {
        super();
    }


    public String getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(String age) {
        this.age = age;
    }
    public String getUserName() {
        return userName;
    }
    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }
    public String getPassword() {
        return password;
    }
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    /**
     * 序列化操作的扩展类
     */
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        //增加一个新的对象
        Date date=new Date();
        out.writeObject(userName);
        out.writeObject(password);
        out.writeObject(date);
    }

    /**
     * 反序列化的扩展类
     */
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException,
            ClassNotFoundException {
        //注意这里的接受顺序是有限制的哦,否则的话会出错的
        // 例如上面先write的是A对象的话,那么下面先接受的也一定是A对象...
        userName=(String) in.readObject();
        password=(String) in.readObject();
        SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        Date date=(Date)in.readObject();       
        System.out.println("反序列化后的日期为:"+sdf.format(date));

    }
    @Override
    public String toString() {
        //注意这里的年龄是不会被序列化的,所以在反序列化的时候是读取不到数据的
        return "用户名:"+userName+"密 码:"+password+"年龄:"+age;
    }
}


/**
 * 序列化和反序列化的相关操作类
 * @author 小浩
 * @创建日期 2015-3-12   Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java!
 */
class Operate{
    /**
     * 序列化方法
     * @throws IOException
     * @throws FileNotFoundException
     */
    public void serializable(Person person) throws FileNotFoundException, IOException{
        ObjectOutputStream outputStream=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("a.txt"));
        outputStream.writeObject(person);      
    }

    /**
     * 反序列化的方法
     * @throws IOException
     * @throws FileNotFoundException
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public Person deSerializable() throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException{
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("a.txt"));
        return (Person) ois.readObject();
    }



}
/**
 * 测试实体主类
 * @author 小浩
 * @创建日期 2015-3-12
 */
public class Test{
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
       Operate operate=new Operate();
       Person person=new Person("小浩","123456","20");
       System.out.println("为序列化之前的相关数据如下:\n"+person.toString());
       operate.serializable(person);
       Person newPerson=operate.deSerializable();
       System.out.println("-------------------------------------------------------");
       System.out.println("序列化之后的相关数据如下:\n"+newPerson.toString());
    }


}

首先,我们在序列化UserInfo对象的时候,由于这个类实现了Externalizable 接口,在writeExternal()方法里定义了哪些属性可

以序列化,哪些不可以序列化,所以,对象在经过这里就把规定能被序列化的序列化保存文件,不能序列化的不处理,然后在反序列

的时候自动调用readExternal()方法,根据序列顺序挨个读取进行反序列,并自动封装成对象返回,然后在测试类接收,就完成了反

序列。

对于实现Java的序列化接口需要注意一下几点:

1.java中的序列化时transient变量(这个关键字的作用就是告知JAVA我不可以被序列化)和静态变量不会被序列化(下面是一个测试的例子)

import java.io.*;

class Student1 implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    private transient String password;
    private static int count = 0;

    public Student1(String name, String password) {
        System.out.println("调用Student的带参的构造方法");
        this.name = name;
        this.password = password;
        count++;
    }

    public String toString() {
        return "人数: " + count + " 姓名: " + name + " 密码: " + password;
    }
}

public class ObjectSerTest1 {
    public static void main(String args[]) {
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.obj");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            Student1 s1 = new Student1("张三", "12345");
            Student1 s2 = new Student1("王五", "54321");
            oos.writeObject(s1);
            oos.writeObject(s2);
            oos.close();
            FileInputStream fis = new FileInputStream("test.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            Student1 s3 = (Student1) ois.readObject();
            Student1 s4 = (Student1) ois.readObject();
            System.out.println(s3);
            System.out.println(s4);
            ois.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }
}
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
/**
 * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java!
 */ 
public class Test{



    public static void main(String args[]){

        try {

            FileInputStream fis = new FileInputStream("test.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);

            Student1 s3 = (Student1) ois.readObject();
            Student1 s4 = (Student1) ois.readObject();

            System.out.println(s3);
            System.out.println(s4);

            ois.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }



}

2.也是最应该注意的,如果你先序列化对象A后序列化B,那么在反序列化的时候一定记着JAVA规定先读到的对象是先被序列化的对象,不要先接收对象B,那样会报错.尤其在使用上面的Externalizable的时候一定要注意读取的先后顺序。

3.实现序列化接口的对象并不强制声明唯一的serialVersionUID,是否声明serialVersionUID对于对象序列化的向上向下的兼容性有很大的影响。我们来做个测试:

思路一
把User中的serialVersionUID去掉,序列化保存。反序列化的时候,增加或减少个字段,看是否成功。
Java代码

public class User implements Serializable{

private String name;

 private int age;

private long phone;

private List<UserVo> friends;

...<br>}

保存到文件中:
Java代码

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(bos);
os.writeObject(src);
os.flush();
os.close();
byte[] b = bos.toByteArray();
bos.close();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dataFile);
fos.write(b);
fos.close();

增加或者减少字段后,从文件中读出来,反序列化:
Java代码

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(bos);
os.writeObject(src);
os.flush();
os.close();
byte[] b = bos.toByteArray();
bos.close();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dataFile);
fos.write(b);
fos.close();

结果:抛出异常信息
Java代码

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: serialize.obj.UserVo; local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 3305402508581390189, local class serialVersionUID = 7174371419787432394 at java.io.ObjectStreamClass.initNonProxy(ObjectStreamClass.java:560)
at java.io.ObjectInputStream.readNonProxyDesc(ObjectInputStream.java:1582)
at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1495)
at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:1731)
at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1328)
at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:350)
at serialize.obj.ObjectSerialize.read(ObjectSerialize.java:74)
at serialize.obj.ObjectSerialize.main(ObjectSerialize.java:27)

思路二
eclipse指定生成一个serialVersionUID,序列化保存,修改字段后反序列化
略去代码
结果:反序列化成功
结论
如果没有明确指定serialVersionUID,序列化的时候会根据字段和特定的算法生成一个serialVersionUID,当属性有变化时这个id发生了变化,所以反序列化的时候
就会失败。抛出“本地classd的唯一id和流中class的唯一id不匹配”。
jdk文档关于serialVersionUID的描述:
写道

如果可序列化类未显式声明 serialVersionUID,则序列化运行时将基于该类的各个方面计算该类的默认 serialVersionUID 值,如“Java(TM) 对象序列化规范”中所述。不过,强烈建议 所有可序列化类都显式声明 serialVersionUID 值,原因是计算默认的 serialVersionUID 对类的详细信息具有较高的敏感性,根据编译器实现的不同可能千差万别,这样在反序列化过程中可能会导致意外的 InvalidClassException。因此,为保证 serialVersionUID 值跨不同 java 编译器实现的一致性,序列化类必须声明一个明确的 serialVersionUID 值。还强烈建议使用 private 修饰符显示声明 serialVersionUID(如果可能),原因是这种声明仅应用于直接声明类 – serialVersionUID 字段作为继承成员没有用处。数组类不能声明一个明确的 serialVersionUID,因此它们总是具有默认的计算值,但是数组类没有匹配 serialVersionUID 值的要求。

三.实现序列化的其它方式 (这是一个扩展内容,感兴趣的可以扩展一下)

1)是把对象包装成JSON字符串传输。

这里采用JSON格式同时使用采用Google的gson-2.2.2.jar 进行转义

2)采用谷歌的ProtoBuf

随着Google工具protoBuf的开源,protobuf也是个不错的选择。对JSON,Object Serialize(Java的序列化和反序列化),ProtoBuf 做个对比。
定义一个通用的待传输的对象UserVo:

/**
 * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java!
 */
public class User
private static final long serialVersionUID = -5726374138698742258L;
{ private String name;
  private int age;
  private long phone;
  private List<User> friends;
 ...set和get方法
 }

初始化User的实例src:
Java代码

User user1 = new UserVo();
user1 .setName("user1 ");
 user1 .setAge(30);
 user1 .setPhone(13789126278L);
 UserVo f1 = new UserVo();
 f1.setName("tmac");
 f1.setAge(32);
 f1.setPhone(123L);
 User user2 = new User();
 user2 .setName("user2 ");
 user2 .setAge(29);
 user2 .setPhone(123L); <br> List<User> friends = new ArrayList<User>();
 friends.add(user1 );
 friends.add(user2 );
 user1 .setFriends(friends);

1.首先使用JOSN来实现序列化。

Java代码

Gson gson = new Gson();<br>String json = gson.toJson(src);

得到的字符串:
Js代码

{"name":"user1 ","age":30,"phone":123,"friends":[{"name":"user1 ","age":32,"phone":123},{"name":"user2 ","age":29,"phone":123}]}

字节数为153
Json的优点:明文结构一目了然,可以跨语言,属性的增加减少对解析端影响较小。缺点:字节数过多,依赖于不同的第三方类库。

Object Serialize(Java的序列化和反序列化)
UserVo实现Serializalbe接口,提供唯一的版本号:
序列化方法:

Java代码

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(bos);
os.writeObject(src);
os.flush();
os.close();
byte[] b = bos.toByteArray();
bos.close();

字节数是238

反序列化:
Java代码

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
vo = (UserVo) ois.readObject();
ois.close();
fis.close();

Object Serializalbe 优点:java原生支持,不需要提供第三方的类库,使用比较简单。
缺点:无法跨语言,字节数占用比较大,某些情况下对于对象属性的变化比较敏感。
对象在进行序列化和反序列化的时候,必须实现Serializable接口,但并不强制声明唯一的serialVersionUID
是否声明serialVersionUID对于对象序列化的向上向下的兼容性有很大的影响。

Google ProtoBuf
protocol buffers 是google内部得一种传输协议,目前项目已经开源(http://code.google.com/p/protobuf/)。
它定义了一种紧凑得可扩展得二进制协议格式,适合网络传输,并且针对多个语言有不同得版本可供选择。
以protobuf-2.5.0rc1为例,准备工作:
下载源码,解压,编译,安装
Shell代码

tar zxvf protobuf-2.5.0rc1.tar.gz ./configure ./make ./make install

测试:
Shell代码

MacBook-Air:~ ming$ protoc --version libprotoc 2.5.0

安装成功!
进入源码得java目录,用mvn工具编译生成所需得jar包,protobuf-java-2.5.0rc1.jar

1、编写.proto文件,命名UserVo.proto

Text代码

package serialize;
option java_package = "serialize";
option java_outer_classname="UserVoProtos";
message User{
optional string name = 1;
optional int32 age = 2;
optional int64 phone = 3;
repeated serialize.UserVo friends = 4;

}

2、在命令行利用protoc 工具生成builder类
Shell代码
protoc -IPATH=.proto文件所在得目录 –java_out=java文件的输出路径 .proto的名称
得到UserProtos类

3、编写序列化代码
Java代码

UserVoProtos.User.Builder builder = UserVoProtos.User.newBuilder();
builder.setName("Yaoming"); builder.setAge(30);
builder.setPhone(13789878978L);
UserVoProtos.UserVo.Builder builder1 = UserVoProtos.UserVo.newBuilder();
builder1.setName("tmac"); builder1.setAge(32); builder1.setPhone(138999898989L);
UserVoProtos.UserVo.Builder builder2 = UserVoProtos.UserVo.newBuilder();
builder2.setName("liuwei"); builder2.setAge(29); builder2.setPhone(138999899989L);
builder.addFriends(builder1);
builder.addFriends(builder2);
UserVoProtos.UserVo vo = builder.build();  byte[] v = vo.toByteArray();

字节数53
反序列化
Java代码

UserVoProtos.UserVo uvo = UserVoProtos.UserVo.parseFrom(dstb);
System.out.println(uvo.getFriends(0).getName());

结果:tmac,反序列化成功
google protobuf 优点:字节数很小,适合网络传输节省io,跨语言 。
缺点:需要依赖于工具生成代码。

工作机制
proto文件是对数据的一个描述,包括字段名称,类型,字节中的位置。protoc工具读取proto文件生成对应builder代码的类库。protoc xxxxx –java_out=xxxxxx 生成java类库。builder类根据自己的算法把数据序列化成字节流,或者把字节流根据反射的原理反序列化成对象。官方的示例:https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/javatutorial
proto文件中的字段类型和java中的对应关系:
详见:https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto

Paste_Image.png

字段属性的描述:
写道

required: a well-formed message must have exactly one of this field. optional: a well-formed message can have zero or one of this field (but not more than one). repeated: this field can be repeated any number of times (including zero) in a well-formed message. The order of the repeated values will be preserved.

protobuf 在序列化和反序列化的时候,是依赖于.proto文件生成的builder类完成,字段的变化如果不表现在.proto文件中就不会影响反序列化,比较适合字段变化的情况。

做个测试:把UserVo序列化到文件中:
Java代码

UserProtos.User vo = builder.build();
byte[] v = vo.toByteArray();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dataFile);
fos.write(vo.toByteArray());
fos.close();

为User增加字段,对应的.proto文件:

Text代码

package serialize;
option java_package = "serialize";
option java_outer_classname="UserVoProtos";
message User{
optional string name = 1;
optional int32 age = 2;
optional int64 phone = 3;
repeated serialize.UserVo friends = 4;
optional string address = 5; }

从文件中反序列化回来:

Java代码

FileInputStream fis = new FileInputStream(dataFile);
byte[] dstb = new byte[fis.available()];
for(int i=0;i<dstb.length;i++){ dstb[i] = (byte)fis.read(); }
fis.close(); UserProtos.User uvo = UserProtos.User.parseFrom(dstb);
System.out.println(uvo.getFriends(0).getName());

成功得到结果。

三种方式对比传输同样的数据,google protobuf只有53个字节是最少的。结论:

Paste_Image.png

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