Java對象的序列化和反序列化

【感謝】孤傲蒼狼的 Java基礎學習總結——Java對象的序列化和反序列化　

一、序列化和反序列化的概念

　　序列化就是一種用來處理對象流的機制，所謂對象流也就是將對象的內容進行流化。可以對流化后的對象進行讀寫操作，也可將流化后的對象傳輸於網絡之間。序列化是為了解決在對對象流進行讀寫操作時所引發的問題。

　　把對象轉換為字節序列的過程稱為對象的序列化。
　　把字節序列恢復為對象的過程稱為對象的反序列化。
　　

　　對象的序列化主要有兩種用途：
　　　　1） 把對象的字節序列永久地保存到硬盤上，通常存放在一個文件中；
　　　　2） 在網絡上傳送對象的字節序列。

　　在很多應用中，需要對某些對象進行序列化，讓它們離開內存空間，入住物理硬盤，以便長期保存。比如最常見的是Web服務器中的Session對 象，當有 10萬用戶並發訪問，就有可能出現10萬個Session對象，內存可能吃不消，於是Web容器就會把一些seesion先序列化到硬盤中，等要用了，再把保存在硬盤中的對象還原到內存中。

　　當兩個進程在進行遠程通信時，彼此可以發送各種類型的數據。無論是何種類型的數據，都會以二進制序列的形式在網絡上傳送。發送方需要把這個Java對象轉換為字節序列，才能在網絡上傳送；接收方則需要把字節序列再恢復為Java對象。

二、JDK類庫中的序列化API

　　將需要被序列化的類實現Serializable接口，該接口沒有需要實現的方法，implements Serializable只是為了標注該對象是可被序列化的，然后使用一個輸出流(如：FileOutputStream)來構造一個ObjectOutputStream(對象流)對象，接着，使用ObjectOutputStream對象的writeObject(Object obj)方法就可以將參數為obj的對象寫出(即保存其狀態)，要恢復的話則用輸入流。

　　java.io.ObjectOutputStream代表對象輸出流，它的writeObject(Object obj)方法可對參數指定的obj對象進行序列化，把得到的字節序列寫到一個目標輸出流中。
　　java.io.ObjectInputStream代表對象輸入流，它的readObject()方法從一個源輸入流中讀取字節序列，再把它們反序列化為一個對象，並將其返回。
　　只有實現了Serializable和Externalizable接口的類的對象才能被序列化。Externalizable接口繼承自 Serializable接口，實現Externalizable接口的類完全由自身來控制序列化的行為，而僅實現Serializable接口的類可以 采用默認的序列化方式 。
　　對象序列化包括如下步驟：
　　1） 創建一個對象輸出流，它可以包裝一個其他類型的目標輸出流，如文件輸出流；
　　2） 通過對象輸出流的writeObject()方法寫對象。

　　對象反序列化的步驟如下：
　　1） 創建一個對象輸入流，它可以包裝一個其他類型的源輸入流，如文件輸入流；
　　2） 通過對象輸入流的readObject()方法讀取對象。

對象序列化和反序列范例：

　定義一個Person類，實現Serializable接口

 1 import java.io.Serializable;  2  3 /**  4  * <p>ClassName: Person<p>  5  * <p>Description:測試對象序列化和反序列化<p>  6  * @author xudp  7  * @version 1.0 V  8  * @createTime 2014-6-9 下午02:33:25  9 */ 10 public class Person implements Serializable { 11 12 /** 13  * 序列化ID 14 */ 15 private static final long serialVersionUID = -5809782578272943999L; 16 private int age; 17 private String name; 18 private String sex; 19 20 public int getAge() { 21 return age; 22  } 23 24 public String getName() { 25 return name; 26  } 27 28 public String getSex() { 29 return sex; 30  } 31 32 public void setAge(int age) { 33 this.age = age; 34  } 35 36 public void setName(String name) { 37 this.name = name; 38  } 39 40 public void setSex(String sex) { 41 this.sex = sex; 42  } 43 }

　　序列化和反序列化Person類對象

 1 import java.io.File;  2 import java.io.FileInputStream;  3 import java.io.FileNotFoundException;  4 import java.io.FileOutputStream;  5 import java.io.IOException;  6 import java.io.ObjectInputStream;  7 import java.io.ObjectOutputStream;  8 import java.text.MessageFormat;  9 10 /** 11  * <p>ClassName: TestObjSerializeAndDeserialize<p> 12  * <p>Description: 測試對象的序列化和反序列<p> 13  * @author xudp 14  * @version 1.0 V 15  * @createTime 2014-6-9 下午03:17:25 16 */ 17 public class TestObjSerializeAndDeserialize { 18 19 public static void main(String[] args) throws Exception { 20 SerializePerson();//序列化Person對象 21 Person p = DeserializePerson();//反序列Perons對象 22 System.out.println(MessageFormat.format("name={0},age={1},sex={2}", 23  p.getName(), p.getAge(), p.getSex())); 24  } 25 26 /** 27  * MethodName: SerializePerson 28  * Description: 序列化Person對象 29  * @author xudp 30  * @throws FileNotFoundException 31  * @throws IOException 32 */ 33 private static void SerializePerson() throws FileNotFoundException, 34  IOException { 35 Person person = new Person(); 36 person.setName("gacl"); 37 person.setAge(25); 38 person.setSex("男"); 39 // ObjectOutputStream 對象輸出流，將Person對象存儲到E盤的Person.txt文件中，完成對Person對象的序列化操作 40 ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream( 41 new File("E:/Person.txt"))); 42  oo.writeObject(person); 43 System.out.println("Person對象序列化成功！"); 44  oo.close(); 45  } 46 47 /** 48  * MethodName: DeserializePerson 49  * Description: 反序列Perons對象 50  * @author xudp 51  * @return 52  * @throws Exception 53  * @throws IOException 54 */ 55 private static Person DeserializePerson() throws Exception, IOException { 56 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream( 57 new File("E:/Person.txt"))); 58 Person person = (Person) ois.readObject(); 59 System.out.println("Person對象反序列化成功！"); 60 return person; 61  } 62 63 }

代碼運行結果如下：

序列化Person成功后在E盤生成了一個Person.txt文件，而反序列化Person是讀取E盤的Person.txt后生成了一個Person對象

 三、serialVersionUID的作用

　　s​e​r​i​a​l​V​e​r​s​i​o​n​U​I​D​:​ ​字​面​意​思​上​是​序​列​化​的​版​本​號​，凡是實現Serializable接口的類都有一個表示序列化版本標識符的靜態變量

1 private static final long serialVersionUID

　　實現Serializable接口的類如果類中沒有添加serialVersionUID，那么就會出現如下的警告提示

　　

　　用鼠標點擊就會彈出生成serialVersionUID的對話框，如下圖所示：

　　

　　serialVersionUID有兩種生成方式：

　　采用這種方式生成的serialVersionUID是1L，例如：

1 private static final long serialVersionUID = 1L;

　　采用這種方式生成的serialVersionUID是根據類名，接口名，方法和屬性等來生成的，例如：

1 private static final long serialVersionUID = 4603642343377807741L;

　　添加了之后就不會出現那個警告提示了，如下所示：

　　

　　扯了那么多，那么serialVersionUID(序列化版本號)到底有什么用呢，我們用如下的例子來說明一下serialVersionUID的作用，看下面的代碼：

 1 import java.io.File;  2 import java.io.FileInputStream;  3 import java.io.FileNotFoundException;  4 import java.io.FileOutputStream;  5 import java.io.IOException;  6 import java.io.ObjectInputStream;  7 import java.io.ObjectOutputStream;  8 import java.io.Serializable;  9 10 public class TestSerialversionUID { 11 12 public static void main(String[] args) throws Exception { 13 SerializeCustomer();// 序列化Customer對象 14 Customer customer = DeserializeCustomer();// 反序列Customer對象 15  System.out.println(customer); 16  } 17 18 /** 19  * MethodName: SerializeCustomer 20  * Description: 序列化Customer對象 21  * @author xudp 22  * @throws FileNotFoundException 23  * @throws IOException 24 */ 25 private static void SerializeCustomer() throws FileNotFoundException, 26  IOException { 27 Customer customer = new Customer("gacl",25); 28 // ObjectOutputStream 對象輸出流 29 ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream( 30 new File("E:/Customer.txt"))); 31  oo.writeObject(customer); 32 System.out.println("Customer對象序列化成功！"); 33  oo.close(); 34  } 35 36 /** 37  * MethodName: DeserializeCustomer 38  * Description: 反序列Customer對象 39  * @author xudp 40  * @return 41  * @throws Exception 42  * @throws IOException 43 */ 44 private static Customer DeserializeCustomer() throws Exception, IOException { 45 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream( 46 new File("E:/Customer.txt"))); 47 Customer customer = (Customer) ois.readObject(); 48 System.out.println("Customer對象反序列化成功！"); 49 return customer; 50  } 51 } 52 53 /** 54  * <p>ClassName: Customer<p> 55  * <p>Description: Customer實現了Serializable接口，可以被序列化<p> 56  * @author xudp 57  * @version 1.0 V 58  * @createTime 2014-6-9 下午04:20:17 59 */ 60 class Customer implements Serializable { 61 //Customer類中沒有定義serialVersionUID 62 private String name; 63 private int age; 64 65 public Customer(String name, int age) { 66 this.name = name; 67 this.age = age; 68  } 69 70 /* 71  * @MethodName toString 72  * @Description 重寫Object類的toString()方法 73 * @author xudp 74 * @return string 75 * @see java.lang.Object#toString() 76 */ 77 @Override 78 public String toString() { 79 return "name=" + name + ", age=" + age; 80 } 81 }

運行結果：

序列化和反序列化都成功了。

下面我們修改一下Customer類，添加多一個sex屬性，如下：

 1 class Customer implements Serializable {  2 //Customer類中沒有定義serialVersionUID  3 private String name;  4 private int age;  5  6 //新添加的sex屬性  7 private String sex;  8  9 public Customer(String name, int age) { 10 this.name = name; 11 this.age = age; 12  } 13 14 public Customer(String name, int age,String sex) { 15 this.name = name; 16 this.age = age; 17 this.sex = sex; 18  } 19 20 /* 21  * @MethodName toString 22  * @Description 重寫Object類的toString()方法 23  * @author xudp 24  * @return string 25  * @see java.lang.Object#toString() 26 */ 27  @Override 28 public String toString() { 29 return "name=" + name + ", age=" + age; 30  } 31 }

　　然后執行反序列操作，此時就會拋出如下的異常信息：

1 Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: Customer; 2 local class incompatible: 3 stream classdesc serialVersionUID = -88175599799432325, 4 local class serialVersionUID = -5182532647273106745

　　意思就是說，文件流中的class和classpath中的class，也就是修改過后的class，不兼容了，處於安全機制考慮，程序拋出了 錯誤，並且拒絕載入。那么如果我們真的有需求要在序列化后添加一個字段或者方法呢？應該怎么辦？那就是自己去指定serialVersionUID。在 TestSerialversionUID例子中，沒有指定Customer類的serialVersionUID的，那么java編譯器會自動給這個 class進行一個摘要算法，類似於指紋算法，只要這個文件 多一個空格，得到的UID就會截然不同的，可以保證在這么多類中，這個編號是唯一的。所以，添加了一個字段后，由於沒有顯指定 serialVersionUID，編譯器又為我們生成了一個UID，當然和前面保存在文件中的那個不會一樣了，於是就出現了2個序列化版本號不一致的錯 誤。因此，只要我們自己指定了serialVersionUID，就可以在序列化后，去添加一個字段，或者方法，而不會影響到后期的還原，還原后的對象照 樣可以使用，而且還多了方法或者屬性可以用。

　　下面繼續修改Customer類，給Customer指定一個serialVersionUID，修改后的代碼如下：

 1 class Customer implements Serializable {  2 /**  3  * Customer類中定義的serialVersionUID(序列化版本號)  4 */  5 private static final long serialVersionUID = -5182532647273106745L;  6 private String name;  7 private int age;  8  9 //新添加的sex屬性 10 //private String sex; 11 12 public Customer(String name, int age) { 13 this.name = name; 14 this.age = age; 15  } 16 17 /*public Customer(String name, int age,String sex) { 18  this.name = name; 19  this.age = age; 20  this.sex = sex; 21  }*/ 22 23 /* 24  * @MethodName toString 25  * @Description 重寫Object類的toString()方法 26  * @author xudp 27  * @return string 28  * @see java.lang.Object#toString() 29 */ 30  @Override 31 public String toString() { 32 return "name=" + name + ", age=" + age; 33  } 34 }

　　重新執行序列化操作，將Customer對象序列化到本地硬盤的Customer.txt文件存儲，然后修改Customer類，添加sex屬性，修改后的Customer類代碼如下：

 1 class Customer implements Serializable {  2 /**  3  * Customer類中定義的serialVersionUID(序列化版本號)  4 */  5 private static final long serialVersionUID = -5182532647273106745L;  6 private String name;  7 private int age;  8  9 //新添加的sex屬性 10 private String sex; 11 12 public Customer(String name, int age) { 13 this.name = name; 14 this.age = age; 15  } 16 17 public Customer(String name, int age,String sex) { 18 this.name = name; 19 this.age = age; 20 this.sex = sex; 21  } 22 23 /* 24  * @MethodName toString 25  * @Description 重寫Object類的toString()方法 26  * @author xudp 27  * @return string 28  * @see java.lang.Object#toString() 29 */ 30  @Override 31 public String toString() { 32 return "name=" + name + ", age=" + age; 33  } 34 }

執行反序列操作，這次就可以反序列成功了，如下所示：

　　

四、serialVersionUID的取值

　　serialVersionUID的取值是Java運行時環境根據類的內部細節自動生成的。如果對類的源代碼作了修改，再重新編譯，新生成的類文件的serialVersionUID的取值有可能也會發生變化。
　　類的serialVersionUID的默認值完全依賴於Java編譯器的實現，對於同一個類，用不同的Java編譯器編譯，有可能會導致不同的 serialVersionUID，也有可能相同。為了提高serialVersionUID的獨立性和確定性，強烈建議在一個可序列化類中顯示的定義serialVersionUID，為它賦予明確的值。

　　顯式地定義serialVersionUID有兩種用途：
　　　　1、 在某些場合，希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有相同的serialVersionUID；
　　　　2、 在某些場合，不希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有不同的serialVersionUID。

 

五、修改默認的序列化機制

方法一：transient關鍵字

　　在序列化的過程中，有些數據字段我們不想將其序列化，對於此類字段我們只需要在定義時給它加上transient關鍵字即可。對於transient字段序列化機制會跳過不會將其寫入文件，當然也不可被恢復。

　　如，此處將Person類中的age字段聲明為transient：

 public class Person implements Serializable {  
　　...  
    private transient int age = null;
　　...    
}

　　再執行SerializePerson()與DeserializePerson()方法，會有如下結果：

　　此處age正確情況下應為age=25，因未被序列化，取默認值為0。

方法二：writeObject()方法與readObject()方法

　　 對於上述已被聲明為transitive的字段age，除了將transitive關鍵字去掉之外，是否還有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person類中添加兩個方法：writeObject()與readObject()，如下所示：

 

 public class Person implements Serializable {
    ...
    private transient int age = null;
    ...

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.defaultWriteObject();
        out.writeInt(age);
    }

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        in.defaultReadObject();
        age = in.readInt();
    }
}

 

　　在 writeObject()方法中會先調用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，該方法會執行默認的序列化機制，由於age字段用transient修飾，此時會忽略掉age字段。然后再調用writeInt()方法顯示地將age字段寫入到 ObjectOutputStream中。readObject()的作用則是針對對象的讀取，其原理與writeObject()方法相同。

　　再執行SerializePerson()與DeserializePerson()方法，會有如下結果：

　　必須注意地是，writeObject()與readObject()都是private方法，那么它們是如何被調用的呢？毫無疑問，是使用反射。詳情可見 ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的 readSerialData方法。