一、序列化的含義、意義及使用場景二、序列化實現的方式1、Serializable1.1 普通序列化1.2 成員是引用的序列化1.3 同一對象序列化多次的機制1.4 java序列化算法潛在的問題1.5 可選的自定義序列化2、Externalizable：強制自定義序列化3、兩種序列化對比三、序列化版本號serialVersionUID四、總結
一、序列化的含義、意義及使用場景
- 序列化：將對象寫入到IO流中
- 反序列化：從IO流中恢復對象
- 意義：序列化機制允許將實現序列化的Java對象轉換位字節序列，這些字節序列可以保存在磁盤上，或通過網絡傳輸，以達到以后恢復成原來的對象。序列化機制使得對象可以脫離程序的運行而獨立存在。
- 使用場景：所有可在網絡上傳輸的對象都必須是可序列化的，比如RMI（remote method invoke,即遠程方法調用），傳入的參數或返回的對象都是可序列化的，否則會出錯；所有需要保存到磁盤的java對象都必須是可序列化的。通常建議：程序創建的每個JavaBean類都實現Serializeable接口。
二、序列化實現的方式
如果需要將某個對象保存到磁盤上或者通過網絡傳輸，那么這個類應該實現Serializable接口或者Externalizable接口之一。
1、Serializable
1.1 普通序列化
Serializable接口是一個標記接口，不用實現任何方法。一旦實現了此接口，該類的對象就是可序列化的。
- 序列化步驟：
步驟一：創建一個ObjectOutputStream輸出流；
步驟二：調用ObjectOutputStream對象的writeObject輸出可序列化對象。
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
//我不提供無參構造器
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class WriteObject {
public static void main(String[] args) {
try (//創建一個ObjectOutputStream輸出流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"))) {
//將對象序列化到文件s
Person person = new Person("9龍", 23);
oos.writeObject(person);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- 反序列化步驟：
步驟一：創建一個ObjectInputStream輸入流；
步驟二：調用ObjectInputStream對象的readObject()得到序列化的對象。
我們將上面序列化到person.txt的person對象反序列化回來
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
//我不提供無參構造器
public Person(String name, int age) {
System.out.println("反序列化，你調用我了嗎？");
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class ReadObject {
public static void main(String[] args) {
try (//創建一個ObjectInputStream輸入流
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
Person brady = (Person) ois.readObject();
System.out.println(brady);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//輸出結果
//Person{name='9龍', age=23}waht???? 輸出告訴我們，反序列化並不會調用構造方法。反序列的對象是由JVM自己生成的對象，不通過構造方法生成。
1.2 成員是引用的序列化
如果一個可序列化的類的成員不是基本類型，也不是String類型，那這個引用類型也必須是可序列化的；否則，會導致此類不能序列化。
看例子，我們新增一個Teacher類。將Person去掉實現Serializable接口代碼。
public class Person{
//省略相關屬性與方法
}
public class Teacher implements Serializable {
private String name;
private Person person;
public Teacher(String name, Person person) {
this.name = name;
this.person = person;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("teacher.txt"))) {
Person person = new Person("路飛", 20);
Teacher teacher = new Teacher("雷利", person);
oos.writeObject(teacher);
}
}
}
我們看到程序直接報錯，因為Person類的對象是不可序列化的，這導致了Teacher的對象不可序列化
1.3 同一對象序列化多次的機制
同一對象序列化多次，會將這個對象序列化多次嗎？答案是否定的。
public class WriteTeacher {
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("teacher.txt"))) {
Person person = new Person("路飛", 20);
Teacher t1 = new Teacher("雷利", person);
Teacher t2 = new Teacher("紅發香克斯", person);
//依次將4個對象寫入輸入流
oos.writeObject(t1);
oos.writeObject(t2);
oos.writeObject(person);
oos.writeObject(t2);
}
}
}
依次將t1、t2、person、t2對象序列化到文件teacher.txt文件中。
注意：反序列化的順序與序列化時的順序一致。
public class ReadTeacher {
public static void main(String[] args) {
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("teacher.txt"))) {
Teacher t1 = (Teacher) ois.readObject();
Teacher t2 = (Teacher) ois.readObject();
Person p = (Person) ois.readObject();
Teacher t3 = (Teacher) ois.readObject();
System.out.println(t1 == t2);
System.out.println(t1.getPerson() == p);
System.out.println(t2.getPerson() == p);
System.out.println(t2 == t3);
System.out.println(t1.getPerson() == t2.getPerson());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//輸出結果
//false
//true
//true
//true
//true
從輸出結果可以看出，Java序列化同一對象，並不會將此對象序列化多次得到多個對象。
- Java序列化算法
所有保存到磁盤的對象都有一個序列化編碼號
當程序試圖序列化一個對象時，會先檢查此對象是否已經序列化過，只有此對象從未（在此虛擬機）被序列化過，才會將此對象序列化為字節序列輸出。
如果此對象已經序列化過，則直接輸出編號即可。
圖示上述序列化過程。
1.4 java序列化算法潛在的問題
由於java序利化算法不會重復序列化同一個對象，只會記錄已序列化對象的編號。如果序列化一個可變對象（對象內的內容可更改）后，更改了對象內容，再次序列化，並不會再次將此對象轉換為字節序列，而只是保存序列化編號。
public class WriteObject {
public static void main(String[] args) {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
//第一次序列化person
Person person = new Person("9龍", 23);
oos.writeObject(person);
System.out.println(person);
//修改name
person.setName("海賊王");
System.out.println(person);
//第二次序列化person
oos.writeObject(person);
//依次反序列化出p1、p2
Person p1 = (Person) ios.readObject();
Person p2 = (Person) ios.readObject();
System.out.println(p1 == p2);
System.out.println(p1.getName().equals(p2.getName()));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//輸出結果
//Person{name='9龍', age=23}
//Person{name='海賊王', age=23}
//true
//true
1.5 可選的自定義序列化
有些時候，我們有這樣的需求，某些屬性不需要序列化。使用transient關鍵字選擇不需要序列化的字段。
public class Person implements Serializable {
//不需要序列化名字與年齡
private transient String name;
private transient int age;
private int height;
private transient boolean singlehood;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
//省略get,set方法
}
public class TransientTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
Person person = new Person("9龍", 23);
person.setHeight(185);
System.out.println(person);
oos.writeObject(person);
Person p1 = (Person)ios.readObject();
System.out.println(p1);
}
}
}
//輸出結果
//Person{name='9龍', age=23', singlehood=true', height=185cm}
//Person{name='null', age=0', singlehood=false', height=185cm}從輸出我們看到，使用transient修飾的屬性，java序列化時，會忽略掉此字段，所以反序列化出的對象，被transient修飾的屬性是默認值。對於引用類型，值是null；基本類型，值是0；boolean類型，值是false。
使用transient雖然簡單，但將此屬性完全隔離在了序列化之外。java提供了可選的自定義序列化。可以進行控制序列化的方式，或者對序列化數據進行編碼加密等。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out) throws IOException；
private void readObject(java.io.ObjectIutputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException;
private void readObjectNoData() throws ObjectStreamException;通過重寫writeObject與readObject方法，可以自己選擇哪些屬性需要序列化， 哪些屬性不需要。如果writeObject使用某種規則序列化，則相應的readObject需要相反的規則反序列化，以便能正確反序列化出對象。這里展示對名字進行反轉加密。
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
//省略構造方法，get及set方法
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
//將名字反轉寫入二進制流
out.writeObject(new StringBuffer(this.name).reverse());
out.writeInt(age);
}
private void readObject(ObjectInputStream ins) throws IOException,ClassNotFoundException{
//將讀出的字符串反轉恢復回來
this.name = ((StringBuffer)ins.readObject()).reverse().toString();
this.age = ins.readInt();
}
}當序列化流不完整時，readObjectNoData()方法可以用來正確地初始化反序列化的對象。例如，使用不同類接收反序列化對象，或者序列化流被篡改時，系統都會調用readObjectNoData()方法來初始化反序列化的對象。
更徹底的自定義序列化
ANY-ACCESS-MODIFIER Object writeReplace() throws ObjectStreamException;
ANY-ACCESS-MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException;writeReplace：在序列化時，會先調用此方法，再調用writeObject方法。此方法可將任意對象代替目標序列化對象
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
//省略構造方法，get及set方法
private Object writeReplace() throws ObjectStreamException {
ArrayList<Object> list = new ArrayList<>(2);
list.add(this.name);
list.add(this.age);
return list;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
Person person = new Person("9龍", 23);
oos.writeObject(person);
ArrayList list = (ArrayList)ios.readObject();
System.out.println(list);
}
}
}
//輸出結果
//[9龍, 23]readResolve：反序列化時替換反序列化出的對象，反序列化出來的對象被立即丟棄。此方法在readeObject后調用。
public class Person implements Serializable {
private String name;
private int age;
//省略構造方法，get及set方法
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
return new ("brady", 23);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.txt"));
ObjectInputStream ios = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) {
Person person = new Person("9龍", 23);
oos.writeObject(person);
HashMap map = (HashMap)ios.readObject();
System.out.println(map);
}
}
}
//輸出結果
//{brady=23}readResolve常用來反序列單例類，保證單例類的唯一性。
注意：readResolve與writeReplace的訪問修飾符可以是private、protected、public，如果父類重寫了這兩個方法，子類都需要根據自身需求重寫，這顯然不是一個好的設計。通常建議對於final修飾的類重寫readResolve方法沒有問題；否則，重寫readResolve使用private修飾。
2、Externalizable：強制自定義序列化
通過實現Externalizable接口，必須實現writeExternal、readExternal方法。
public interface Externalizable extends java.io.Serializable {
void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;
void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException;
}
public class ExPerson implements Externalizable {
private String name;
private int age;
//注意，必須加上pulic 無參構造器
public ExPerson() {
}
public ExPerson(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
//將name反轉后寫入二進制流
StringBuffer reverse = new StringBuffer(name).reverse();
System.out.println(reverse.toString());
out.writeObject(reverse);
out.writeInt(age);
}
@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
//將讀取的字符串反轉后賦值給name實例變量
this.name = ((StringBuffer) in.readObject()).reverse().toString();
System.out.println(name);
this.age = in.readInt();
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ExPerson.txt"));
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("ExPerson.txt"))) {
oos.writeObject(new ExPerson("brady", 23));
ExPerson ep = (ExPerson) ois.readObject();
System.out.println(ep);
}
}
}
//輸出結果
//ydarb
//brady
//ExPerson{name='brady', age=23}
注意：Externalizable接口不同於Serializable接口，實現此接口必須實現接口中的兩個方法實現自定義序列化，這是強制性的；特別之處是必須提供pulic的無參構造器，因為在反序列化的時候需要反射創建對象。
3、兩種序列化對比
| 實現Serializable接口 | 實現Externalizable接口 |
|---|---|
| 系統自動存儲必要的信息 | 程序員決定存儲哪些信息 |
| Java內建支持，易於實現，只需要實現該接口即可，無需任何代碼支持 | 必須實現接口內的兩個方法 |
| 性能略差 | 性能略好 |
雖然Externalizable接口帶來了一定的性能提升，但變成復雜度也提高了，所以一般通過實現Serializable接口進行序列化。
三、序列化版本號serialVersionUID
我們知道，反序列化必須擁有class文件，但隨着項目的升級，class文件也會升級，序列化怎么保證升級前后的兼容性呢？
java序列化提供了一個private static final long serialVersionUID 的序列化版本號，只有版本號相同，即使更改了序列化屬性，對象也可以正確被反序列化回來。
public class Person implements Serializable {
//序列化版本號
private static final long serialVersionUID = 1111013L;
private String name;
private int age;
//省略構造方法及get,set
}
如果反序列化使用的class的版本號與序列化時使用的不一致，反序列化會報InvalidClassException異常。
序列化版本號可自由指定，如果不指定，JVM會根據類信息自己計算一個版本號，這樣隨着class的升級，就無法正確反序列化；不指定版本號另一個明顯隱患是，不利於jvm間的移植，可能class文件沒有更改，但不同jvm可能計算的規則不一樣，這樣也會導致無法反序列化。
什么情況下需要修改serialVersionUID呢？分三種情況。
- 如果只是修改了方法，反序列化不容影響，則無需修改版本號；
- 如果只是修改了靜態變量，瞬態變量（transient修飾的變量），反序列化不受影響，無需修改版本號；
- 如果修改了非瞬態變量，則可能導致反序列化失敗。如果新類中實例變量的類型與序列化時類的類型不一致，則會反序列化失敗，這時候需要更改serialVersionUID。如果只是新增了實例變量，則反序列化回來新增的是默認值；如果減少了實例變量，反序列化時會忽略掉減少的實例變量。
四、總結
- 所有需要網絡傳輸的對象都需要實現序列化接口，通過建議所有的javaBean都實現Serializable接口。
- 對象的類名、實例變量（包括基本類型，數組，對其他對象的引用）都會被序列化；方法、類變量、transient實例變量都不會被序列化。
- 如果想讓某個變量不被序列化，使用transient修飾。
- 序列化對象的引用類型成員變量，也必須是可序列化的，否則，會報錯。
- 反序列化時必須有序列化對象的class文件。
- 當通過文件、網絡來讀取序列化后的對象時，必須按照實際寫入的順序讀取。
- 單例類序列化，需要重寫readResolve()方法；否則會破壞單例原則。
- 同一對象序列化多次，只有第一次序列化為二進制流，以后都只是保存序列化編號，不會重復序列化。
- 建議所有可序列化的類加上serialVersionUID 版本號，方便項目升級。