Java Serialable序列化

    Java平台允許我們在內存中創建可復用的Java對象，但一般情況下，只有當JVM處於運行時，這些對象才可能存在，即，這些對象的生命周期不會比JVM的生命周期更長。但在現實應用中，就可能要求在JVM停止運行之后能夠保存(持久化)指定的對象，並在將來重新讀取被保存的對象。Java對象序列化就能夠幫助我們實現該功能。

    使用Java對象序列化，在保存對象時，會把其狀態保存為一組字節，在未來，再將這些字節組裝成對象。必須注意地是，對象序列化保存的是對象的"狀態"，即它的成員變量。由此可知，對象序列化不會關注類中的靜態變量。

簡單說就是為了保存在內存中的各種對象的狀態（也就是實例變量，不是方法），並且可以把保存的對象狀態再讀出來。雖然你可以用你自己的各種各樣的方法來保存object states，但是Java給你提供一種應該比你自己好的保存對象狀態的機制，那就是序列化。

2.什么情況下需要序列化

 a）當你想把的內存中的對象狀態保存到一個文件中或者數據庫中時候；
 b）當你想用套接字在網絡上傳送對象的時候；
 c）當你想通過RMI傳輸對象的時候；

3.示例

在Java中，只要一個類實現了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此處將創建一個可序列化的類Person，本文中的所有示例將圍繞着該類或其修改版。

public enum Gender {  
    MALE, FEMALE  
} 

Java中每個枚舉類型都會默認繼承類java.lang.Enum，而該類實現了Serializable接口，所以枚舉類型對象都是默認可以被序列化的。

Person類，實現了Serializable接口，它包含三個字段：name，String類型；age，Integer類型；gender，Gender類型。另外，還重寫該類的toString()方法，以方便打印Person實例中的內容。

public class Person implements Serializable {  
 
    private String name = null;  
 
    private Integer age = null;  
 
    private Gender gender = null;  
 
    public Person() {  
        System.out.println("none-arg constructor");  
    }  
 
    public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
        System.out.println("arg constructor");  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.gender = gender;  
    }  
 
    public String getName() {  
        return name;  
    }  
 
    public void setName(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
 
    public Integer getAge() {  
        return age;  
    }  
 
    public void setAge(Integer age) {  
        this.age = age;  
    }  
 
    public Gender getGender() {  
        return gender;  
    }  
 
    public void setGender(Gender gender) {  
        this.gender = gender;  
    }  
 
    @Override 
    public String toString() {  
        return "[" + name + ", " + age + ", " + gender + "]";  
    }  
} 

SimpleSerial，是一個簡單的序列化程序，它先將一個Person對象保存到文件person.out中，然后再從該文件中讀出被存儲的Person對象，並打印該對象。

public class SimpleSerial {  
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        File file = new File("person.out");  
 
        ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
        Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);  
        oout.writeObject(person);  
        oout.close();  
 
        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
        Object newPerson = oin.readObject(); // 沒有強制轉換到Person類型  
        oin.close();  
        System.out.println(newPerson);  
    }  
} 

此時必須注意的是，當重新讀取被保存的Person對象時，並沒有調用Person的任何構造器，看起來就像是直接使用字節將Person對象還原出來的。

當Person對象被保存到person.out文件中之后，我們可以在其它地方去讀取該文件以還原對象，但必須確保該讀取程序的CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在讀取Person對象時並沒有顯示地使用Person類，如上例所示)，否則會拋出ClassNotFoundException。

4.當對一個對象實現序列化時，究竟發生了什么？
    在沒有序列化前，每個保存在堆（Heap）中的對象都有相應的狀態（state），即實例變量（instance ariable）比如：

Foo  myFoo = new Foo();  
myFoo .setWidth(37);  
myFoo.setHeight(70); 

當通過下面的代碼序列化之后，MyFoo對象中的width和Height實例變量的值（37，70）都被保存到foo.ser文件中，這樣以后又可以把它 從文件中讀出來，重新在堆中創建原來的對象。當然保存時候不僅僅是保存對象的實例變量的值，JVM還要保存一些小量信息，比如類的類型等以便恢復原來的對象。

FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");  
ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);  
os.writeObject(myFoo); 

import java.io.*;
  
public class  Box implements Serializable  
{  
    private int width;  
    private int height;  
  
    public void setWidth(int width){  
        this.width  = width;  
    }  
    public void setHeight(int height){  
        this.height = height;  
    }  
  
    public static void main(String[] args){  
        Box myBox = new Box();  
        myBox.setWidth(50);  
        myBox.setHeight(30);  
  
        try{  
            FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");  
            ObjectOutputStream os =  new ObjectOutputStream(fs);  
            os.writeObject(myBox);  
            os.close();  
        }catch(Exception ex){  
            ex.printStackTrace();  
        }  
    }  
      
}  

5.默認序列化機制

如果僅僅只是讓某個類實現Serializable接口，而沒有其它任何處理的話，則就是使用默認序列化機制。使用默認機制，在序列化對象時，不僅會序列化當前對象本身，還會對該對象引用的其它對象也進行序列化，同樣地，這些其它對象引用的另外對象也將被序列化，以此類推。所以，如果一個對象包含的成員變量是容器類對象，而這些容器所含有的元素也是容器類對象，那么這個序列化的過程就會較復雜，開銷也較大。

6.影響序列化

在現實應用中，有些時候不能使用默認序列化機制。比如，希望在序列化過程中忽略掉敏感數據，或者簡化序列化過程。下面將介紹若干影響序列化的方法。

6.1 transient關鍵字

當某個字段被聲明為transient后，默認序列化機制就會忽略該字段。此處將Person類中的age字段聲明為transient，如下所示，

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

輸出為：

arg constructor  
[John, null, MALE] 

age字段未被序列化。

6.2 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 {  
    ...  
    transient private Integer 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，如5.1節所述，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。再次執行SimpleSerial應用程序，則又會有如下輸出：

arg constructor  
[John, 31, MALE] 

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。詳情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。

6.3 Externalizable接口

無論是使用transient關鍵字，還是使用writeObject()和readObject()方法，其實都是基於Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一個序列化接口--Externalizable，使用該接口之后，之前基於Serializable接口的序列化機制就將失效。此時將Person類作如下修改，

public class Person implements Externalizable {  
 
    private String name = null;  
 
    transient private Integer age = null;  
 
    private Gender gender = null;  
 
    public Person() {  
        System.out.println("none-arg constructor");  
    }  
 
    public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
        System.out.println("arg constructor");  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.gender = gender;  
    }  
 
    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();  
    }  
 
    @Override 
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {  
 
    }  
 
    @Override 
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {  
 
    }  
    ...  
} 

此時再執行SimpleSerial程序之后會得到如下結果：

arg constructor  
none-arg constructor  
[null, null, null] 

從該結果，一方面，可以看出Person對象中任何一個字段都沒有被序列化。另一方面，如果細心的話，還可以發現這此次序列化過程調用了Person類的無參構造器。

Externalizable繼承於Serializable，當使用該接口時，序列化的細節需要由程序員去完成。如上所示的代碼，由於writeExternal()與readExternal()方法未作任何處理，那么該序列化行為將不會保存/讀取任何一個字段。這也就是為什么輸出結果中所有字段的值均為空。

另外，使用Externalizable進行序列化時，當讀取對象時，會調用被序列化類的無參構造器去創建一個新的對象，然后再將被保存對象的字段的值分別填充到新對象中。這就是為什么在此次序列化過程中Person類的無參構造器會被調用。由於這個原因，實現Externalizable接口的類必須要提供一個無參的構造器，且它的訪問權限為public。

對上述Person類進行進一步的修改，使其能夠對name與age字段進行序列化，但忽略掉gender字段，如下代碼所示：

public class Person implements Externalizable {  
 
    private String name = null;  
 
    transient private Integer age = null;  
 
    private Gender gender = null;  
 
    public Person() {  
        System.out.println("none-arg constructor");  
    }  
 
    public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
        System.out.println("arg constructor");  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.gender = gender;  
    }  
 
    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();  
    }  
 
    @Override 
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {  
        out.writeObject(name);  
        out.writeInt(age);  
    }  
 
    @Override 
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {  
        name = (String) in.readObject();  
        age = in.readInt();  
    }  
    ...  
} 

執行SimpleSerial之后會有如下結果：

arg constructor  
none-arg constructor  
[John, 31, null] 

7.相關注意事項
    a）序列化時，只對對象的狀態進行保存，而不管對象的方法；
    b）當一個父類實現序列化，子類自動實現序列化，不需要顯式實現Serializable接口；
    c）當一個對象的實例變量引用其他對象，序列化該對象時也把引用對象進行序列化；
    d）並非所有的對象都可以序列化，,至於為什么不可以，有很多原因了,比如：
        1.安全方面的原因，比如一個對象擁有private，public等field，對於一個要傳輸的對象，比如寫到文件，或者進行rmi傳輸  等等，在序列化進行傳輸的過程中，這個對象的private等域是不受保護的。
       2. 資源分配方面的原因，比如socket，thread類，如果可以序列化，進行傳輸或者保存，也無法對他們進行重新的資源分  配，而且，也是沒有必要這樣實現。