JAVA 序列化 Serializable、Externalizable及其區別

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序列化簡介

Java 的對象序列化將那些實現 Serializable 接口的對象轉換成一個字節序列，並能在之后將這個字節序列完全恢復為原來的對象。
這就意味着 Java 對象在網絡上的傳輸可以不依賴於當前計算機的操作系統，就可以將對象進行傳遞，這也是Java跨平台的一種體現。
Java 對象的序列化主要支持兩種特性：
1、Java的遠程方法調用（Remote Method Invocation RMI）；
2、對於 JavaBean 來說，序列化也是必須的。
要序列化一個對象，需要創建一個 OutputStream 對象，然后將其封裝在 ObjectOutputStream 對象中，再調用 writeObject() 方法就可以完成對象的序列化（也是在這一步進行序列化）；反序列化（將一個序列還原為一個對象）就是該過程的反過程：創建一個 InputStream 對象，將其封裝在 ObjectInputStream 對象中，使用 readObject() 方法將序列反序列化為對象，當然這是一個Object類型的對象，需要向下轉型為我們需要的類型（如果該類型不在本地，會導致反序列化失敗，ClassNotFoundException ）。

先說結論

序列化有以下方式：
1、實現 Serializable 接口：
2、實現 Externalizable 接口，並重寫 writeExternal() readExternal() 方法；
3、（即下文中的 Externalizable 的替代方式進行序列化）如果不想實現Externalizable 接口，又想按照自己的規則進行序列化，可以實現 Serializable 接口，並在該類中添加（添加，不是覆蓋、實現）名為 writeExternal() readExternal() 方法，且這兩個方法必須為下面這兩個准確的方法簽名：

private void writeObject(ObjectOutputStream stream) throws IOException;
private void readObject(ObjectInputStream stream) throws IOException,ClassNotFoundException;

一、三種方式完成序列化

1、實現 Serializable 接口序列化

這種方式最為常用且常見，只需要對需要序列化的類實現 Serializable 即可，對於不希望進行序列化的，可以使用 transient 關鍵詞進行修飾（即瞬時變量）。
這種方式序列化的特征：
1、 Serializable 接口僅僅是一個標記接口，不包含任何方法；
2、對於Serializable對象來說，對象完全以它存儲的二進制位為基礎來構造，（反序列化）不會調用構造器。

2、實現 Externalizable 接口序列化

這種方式可以實現序列化的完全自定義：所有成員變量是否序列化都需要在 writeExternal()、readExternal()
方法中寫出；且可以完全自定義序列化方式（在 writerExternal()、readExternal()方法中）。當然，實現 Externalizable 接口必須要重寫這兩個方法。
這種方式序列化的特征：
1、必須重寫 writerExternal()、readExternal()兩個方法，並在兩個方法中寫出所有需要序列化的成員變量；
2、對於 Externalizable對象來說，必須要有無參public構造器，不然會報出 InvalidClassException 異常。

3、 Externalizable 的替代方式進行序列化

讓 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 對象的 writeObject() 方法和 readObject() 方法調用我們編寫的這兩個方法。
如果想在這種方式中也調用原有默認提供的方式，可以在 writeObject() 中調用： s.defaultWriteObject();，在 readObject() 中調用 s.defaultReadObject();。 這部分代碼可以查看 ArrayList 源碼。

二、測試代碼

1、 Serializable 對象反序列化，不調用任何構造器

Serializable 對象反序列化不調用任何構造器，包括默認構造器，整個對象都是從 InputStream 中取得數據恢復過來的
主測試類 Dogs

public class Dogs {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 創建對象
        System.out.println("--- 創建對象 ---");
        Dog1 d1 = new Dog1("pidan",4.0);
        Dog2 d2 = new Dog2("duanwu","black");
        // 序列化
        System.out.println("--- 序列化 ---");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:/dogs.out"));
        oos.writeObject(d1);
        oos.writeObject(d2);
        System.out.println("--- 反序列化 ---");
        // 反序列化 不會調用任何構造器
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/dogs.out"));
        Dog1 o1 = (Dog1) ois.readObject();
        Dog2 o2 = (Dog2) ois.readObject();
        System.out.println("反序列化 o1 : " + o1);
        System.out.println("反序列化 o2 : " + o2);
    }
}

Serializable 對象 Dog1 Dog2 類

class Dog1 implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -7101743601344663182L;

    private String name;
    private Double weight;

    public Dog1(String name, Double weight) {
        System.out.println("Dog1 構造器運行 ---");
        this.name = name;
        this.weight = weight;
        System.out.println("Dog1 : " + this);
    }

    // 省略get、set、toString方法
}

public class Dog2 implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -5462607652670703938L;

    private String name;
    private String color;

    public Dog2(String name, String color) {
        System.out.println("Dog2 構造器運行 ---");
        this.name = name;
        this.color = color;
        System.out.println("Dogs2 : " + this);
    }

    // 省略get、set、toString方法
}

運行結果：

--- 創建對象 ---
Dog1 構造器運行 ---
Dog1 : Dog1{name='pidan', weight=4.0}
Dog2 構造器運行 ---
Dogs2 : Dog2{name='duanwu', color='black'}
--- 序列化 ---
--- 反序列化 ---
反序列化 o1 : Dog1{name='pidan', weight=4.0}
反序列化 o2 : Dog2{name='duanwu', color='black'}

再最后取出對象時，完全沒有調用到其任何構造器。

2、無參構造器對 Externalizable 對象序列化的影響

主測試代碼：

public class Persons {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 創建對象
        System.out.println("Init Objects");
        Person1 p1 = new Person1();
        Person2 p2 = new Person2();
        // 存儲在磁盤上
        ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:/person.out"));
        os.writeObject(p1);
        os.writeObject(p2);
        os.flush();
        os.close();
        // 取出
        ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/person.out"));
        System.out.println("取出p1： ");
        p1 = (Person1) is.readObject();
        p2 = (Person2) is.readObject();
    }
}

Externalizable 對象：Perion1 Persion2

public class Person1 implements Externalizable {

    public Person1(){
        System.out.println("Person1 構造器---");
    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        System.out.println("Person1 writeExternal ---");
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        System.out.println("Person1 readExternal ---");
    }
}
class Person2 implements Externalizable{

    // 注意不是public
    Person2(){
        System.out.println("Person2 構造器 ---");
    }
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        System.out.println("Person2 writeExternal ---");
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        System.out.println("Person2 readExternal ---");
    }
}

Person2 默認構造器不是 public 的運行結果：

Init Objects
Person1 構造器---
Person2 構造器 ---
Person1 writeExternal ---
Person2 writeExternal ---
取出p1： 
Person1 構造器---
Person1 readExternal ---
Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: ...serializableAndexternalizable.Person2; no valid constructor
	at java.io.ObjectStreamClass$ExceptionInfo.newInvalidClassException(ObjectStreamClass.java:169)
	at java.io.ObjectStreamClass.checkDeserialize(ObjectStreamClass.java:874)
	at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:2043)
	at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1573)
	at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:431)
	at ...serializableAndexternalizable.Persons.main(Persons.java:29)

Process finished with exit code 1

將 Person2 構造器改為 public 后：

Init Objects
Person1 構造器---
Person2 構造器 ---
Person1 writeExternal ---
Person2 writeExternal ---
取出p1： 
Person1 構造器---
Person1 readExternal ---
Person2 構造器 ---
Person2 readExternal ---

3、使用 Externalizable 對象實現序列化

主測試類 Cats ：

public class Cats {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 初始化對象
        System.out.println("--- 初始化對象 ---");
        Person person = new Person("01", "老王", 30);
        Cat2 cat = new Cat2("fugui", person);
        // 序列化
        System.out.println("--- 序列化對象 ---");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:/cats.out"));
        oos.writeObject(cat);
        System.out.println("--- 反序列化對象 ---");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/cats.out"));
        cat = (Cat2) ois.readObject();
        System.out.println("--- 反序列化對象后 ---");
        System.out.println("cat : " + cat);
    }
}

Externalizable 對象： Cat2 ；Serializable 對象：Person ：

public class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -822166081906894628L;
    private transient String id;
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
        System.out.println("--- Person 無參構造器 ---");
    }

    public Person(String id, String name, int age) {
        System.out.println("--- Person 無參構造器 ---");
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Person : " + this);
    }

    // 省略get、set、toString方法
}

class Cat2 implements Externalizable {
    private static final long serialVersionUID = 1102930161606017855L;
    private String name;
    private Person minion;

    public Cat2() {
        System.out.println("Cat2 無參構造器 --->");
    }

    public Cat2(String name, Person minion) {
        System.out.println("Cat2 有參構造器 --->");
        this.name = name;
        this.minion = minion;
        System.out.println("Cat2 : " + this);
    }

    // 省略get、set、toString方法

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        System.out.println("--- Cat2:writeExternal ---");
        // code1
        out.writeObject(this.minion);
        out.writeObject(this.name);
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        System.out.println("--- Cat2:readExternal ---");
        // code2
        this.minion = (Person) in.readObject();
        this.name = (String) in.readObject();
    }
}

運行結果：
可以注意到Person的成員變量id在使用了 transient 關鍵詞修飾后，就不再序列化該字段了。

--- 初始化對象 ---
--- Person 無參構造器 ---
Person : Person{id='01', name='老王', age=30}
Cat2 有參構造器 --->
Cat2 : Cat2{name='fugui', minion=Person{id='01', name='老王', age=30}}
--- 序列化對象 ---
--- Cat2:writeExternal ---
--- 反序列化對象 ---
Cat2 無參構造器 --->
--- Cat2:readExternal ---
--- 反序列化對象后 ---
cat : Cat2{name='fugui', minion=Person{id='null', name='老王', age=30}}

如果將Cat2類中標注的 code1 與 code2 代碼下面的兩行代碼均注釋掉，就不再可以序列化及反序列化了：
注釋掉后的運行結果：

--- 初始化對象 ---
--- Person 無參構造器 ---
Person : Person{id='01', name='老王', age=30}
Cat2 有參構造器 --->
Cat2 : Cat2{name='fugui', minion=Person{id='01', name='老王', age=30}}
--- 序列化對象 ---
--- Cat2:writeExternal ---
--- 反序列化對象 ---
Cat2 無參構造器 --->
--- Cat2:readExternal ---
--- 反序列化對象后 ---
cat : Cat2{name='null', minion=null}

4、使用 Externalizable 對象替代方式實現序列化

替代方式就是實現 Serializable 接口，並且添加 writeObject()，readObject() 兩個方法注意這兩個方法必須有准確的方法特征簽名，在這兩個方法中編寫自定義方式實現序列化和反序列化。

class Mouse implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -3278535893876444138L;
    private String name;
    private int i;

    public Mouse() {
        System.out.println("Mouse 無參構造器 ---");
    }

    public Mouse(String name, int i) {
        System.out.println("Mouse 有參構造器 ---");
        this.name = name;
        this.i = i;
        System.out.println("Mouse : " + this);
    }

    // 方法特征簽名必須完全一致
    private void writeObject(ObjectOutputStream stream) throws IOException {
//        stream.defaultWriteObject();// 可以選擇執行默認的writeObject()
        System.out.println("--- 這是自定義的writeExternal方法 ---");
        stream.writeObject(this.name);
        stream.writeInt(this.i);
    }

    // 方法特征簽名必須完全一致
    private void readObject(ObjectInputStream stream) throws IOException,ClassNotFoundException {
//        stream.defaultReadObject(); // 可以選擇執行默認的readObject()
        System.out.println("--- 這是自定義的readExternal方法 ---");
        this.name = (String)stream.readObject();
        this.i = stream.readInt();
    }

    // 省略get、set、toString方法
}

主測試類：

public class Mouses {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 創建對象
        System.out.println("--- 創建對象 ---");
        Mouse m1 = new Mouse("zhizhi", 2);
        // 序列化
        System.out.println("--- 序列化 ---");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:/mouse.out"));
        oos.writeObject(m1);
        // 反序列化
        System.out.println("--- 反序列化 ---");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/mouse.out"));
        // 反序列化結果
        System.out.println("--- 反序列化結果 ---");
        m1 = (Mouse) ois.readObject();
        System.out.println(" zhizhi : " + m1);
    }
}

運行結果

--- 創建對象 ---
Mouse 有參構造器 ---
Mouse : Mouse{name='zhizhi', i=2}
--- 序列化 ---
--- 這是自定義的writeExternal方法 ---
--- 反序列化 ---
--- 反序列化結果 ---
--- 這是自定義的readExternal方法 ---
 zhizhi : Mouse{name='zhizhi', i=2}

參考：《JAVA編程思想（第四版）》

完