java--Serializable理解與總結


本來這一章打算探討字節碼中關於method的解析的,但是,這個周末都在看公主准則。而且在看hashmap的源碼的時候,遇到了一個新的問題,所以這里先來講一下在java中io流非常重要的一個環節,Serializable接口的理解與總結。

1)什么是java對象的序列化。

  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

    除了在持久化對象時會用到對象序列化之外,當使用RMI(遠程方法調用),或在網絡中傳遞對象時,都會用到對象序列化。Java序列化API為處理對象序列化提供了一個標准機制,該API簡單易用,在本文的后續章節中將會陸續講到。

 

2)簡單實例

在java中,只要實現了java.io.Serializable接口,那么這個對象就可以序列化。此處將創建一個課序列化的類person。

package testSeri;

import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable {
    private String name=null;
    private Integer age=null;
    private Gender gender=null;
    
    public Person(){
        System.out.println("non-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 Integer getAge(){
        return age;
    }
    
    public Gender getGender(){
        return gender;
    }
    
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    
    public void setAge(Integer age){
        this.age=age;
    }
    
    public void setGender(Gender gender){
        this.gender=gender;
    }
    
    public String toString(){
        return "["+name+",age "+age+",gender "+gender+"]";
    }
}

 

這個person類應用了Serializable接口,然后我們對這個類進行應用:

package testSeri;

import java.io.*;

public class SerializibleTest {
    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("fuck",10,Gender.MALE);
        oout.writeObject(person);
        oout.close();
        
        ObjectInputStream oin=new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        Object newPerson=oin.readObject();
        oin.close();
        System.out.println(newPerson);
    }
}

 

這個時候,輸出結果如圖:

注意!!這個時候沒有調用任何person的構造器,但是我們在讀取並識別保存了這個類的文件的時候,我們必須在項目里面包含person.class這個文件,不然我們無法直接讀出這個文件包含的對象信息。

 

3)Serializable的作用

延續了這個接口就能被序列化的原因,是在writeobject0這個方法里面包含了對serializable接口對象的判斷,從代碼可以看出來,如果被寫對象的類型是String,或數組,或Enum,或Serializable,那么就可以對該對象進行序列化,否則將拋出NotSerializableException。

private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {
    
    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());
        }
    }
    
}

 

4)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。

 

5)影響序列化

本來在我學習hashmap的時候,遇到的就是這個影響序列化的問題,然后才引出了這一片文章。

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。

 5.1 transient關鍵字

  如果我們將上面Person類中的age信息設置為transient標示。代碼如下:

transient private Integer age = null;

  這個時候,我們的運行結果如下:

 

我們可以看見,age沒有被序列化,所以也未能讀取。(這里有個非常有趣的問題,這里怎么判斷是序列化還是反序列化的時候產生的null數值。其實我們用之前的方法去看person.out文件會發現,這個文件沒有關於age的任何信息,雖然這仍然是一個16進制文件,查看規則雖然不明確,但是還是看得出來的)。

 

5.2writeObject()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:

package testSeri;

import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.*;

public class Person implements Serializable {
    private String name=null;
    private transient Integer age=null;
    private Gender gender=null;
    
    public Person(){
        System.out.println("non-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 Integer getAge(){
        return age;
    }
    
    public Gender getGender(){
        return gender;
    }
    
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    
    public void setAge(Integer age){
        this.age=age;
    }
    
    public void setGender(Gender gender){
        this.gender=gender;
    }
    
    public String toString(){
        return "["+name+",age "+age+",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();
    }
}

至於怎么會使用到private方法。當然使用反射機制啦。具體的可以進去ObjectOutputStream的源碼進行查看。(jdk文檔絕對是我們最好的老師)

 

5.3 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類修改成如下,

package testSeri;

import java.io.*;

public class Person implements Externalizable {
    private String name=null;
    private transient Integer age=null;
    private Gender gender=null;
    
    public Person(){
        System.out.println("non-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 Integer getAge(){
        return age;
    }
    
    public Gender getGender(){
        return gender;
    }
    
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    
    public void setAge(Integer age){
        this.age=age;
    }
    
    public void setGender(Gender gender){
        this.gender=gender;
    }
    
    public String toString(){
        return "["+name+",age "+age+",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 {
        // TODO Auto-generated method stub
        
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        
    }
}

 

這個時候,結果就變成了如下:

 

 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,若使用Externalizable進行序列化,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。

 

package testSeri;

import java.io.*;

public class Person implements Externalizable {
    private String fname=null;
    private String lname=null;
    private transient Integer age=null;
    private Gender gender=null;
    
    public Person(){
        System.out.println("non-arg constructor");
    }
    
    public Person(String name,Integer age,Gender gender){
        System.out.println("arg constructor");
        this.fname=name;
        this.age=age;
        this.gender=gender;
        this.lname="haha";
    }
    
    public String getName(){
        return fname;
    }
    
    public Integer getAge(){
        return age;
    }
    
    public Gender getGender(){
        return gender;
    }
    
    public void setName(String name){
        this.fname=name;
    }
    
    public void setAge(Integer age){
        this.age=age;
    }
    
    public void setGender(Gender gender){
        this.gender=gender;
    }
    
    public String toString(){
        return "["+fname+" "+lname+",age "+age+",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 {
        // TODO Auto-generated method stub
            out.writeObject(fname);
            out.writeObject(lname);
            out.writeObject(age);
        
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        fname=(String) in.readObject();
        lname=(String) in.readObject();
        age=(Integer) in.readObject();
    }
}

我們同樣能夠看到,對相同類型的參數序列化和反序列化,jvm都能夠識別到底是哪一個數據是我們需要的,當然前提是這個對象的類包含在這個項目的代碼中。

其結果如下:

---------------------------(以下內容摘自http://blog.csdn.net/dreamtdp/article/details/15378329,並且本文以此為基礎進行學習的,相信這篇文章更詳細,語言描述也更清楚)

5.4 readResolve()方法
    當我們使用Singleton模式時,應該是期望某個類的實例應該是唯一的,但如果該類是可序列化的,那么情況可能會略有不同。此時對第2節使用的Person類進行修改,使其實現Singleton模式,如下所示:
public class Person implements Serializable {

    private static class InstanceHolder {
        private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);
    }

    public static Person getInstance() {
        return InstanceHolder.instatnce;
    }

    private String name = null;

    private Integer age = null;

    private Gender gender = null;

    private Person() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    private Person(String name, Integer age, Gender gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }
    
}
同時要修改SimpleSerial應用,使得能夠保存/獲取上述單例對象,並進行對象相等性比較,如下代碼所示:
public class SimpleSerial {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("person.out");
        ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oout.writeObject(Person.getInstance()); // 保存單例對象
        oout.close();

        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        Object newPerson = oin.readObject();
        oin.close();
        System.out.println(newPerson);

        System.out.println(Person.getInstance() == newPerson); // 將獲取的對象與Person類中的單例對象進行相等性比較
    }
}
執行上述應用程序后會得到如下結果:
arg constructor
[John, 31, MALE]
false
值得注意的是,從文件person.out中獲取的Person對象與Person類中的單例對象並不相等。為了能在序列化過程仍能保持單例的特性,可以在Person類中添加一個readResolve()方法,在該方法中直接返回Person的單例對象,如下所示:
public class Person implements Serializable {

    private static class InstanceHolder {
        private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);
    }

    public static Person getInstance() {
        return InstanceHolder.instatnce;
    }

    private String name = null;

    private Integer age = null;

    private Gender gender = null;

    private Person() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    private Person(String name, Integer age, Gender gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }

    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return InstanceHolder.instatnce;
    }
    
}
再次執行本節的SimpleSerial應用后將有如下輸出:
arg constructor
[John, 31, MALE]
true
    無論是實現Serializable接口,或是Externalizable接口,當從I/O流中讀取對象時,readResolve()方法都會被調用到。實際上就是用readResolve()中返回的對象直接替換在反序列化過程中創建的對象,而被創建的對象則會被垃圾回收掉。

 


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