Java基础14：序列化与反序列化

本文主要参考以下两篇大佬博客：https://www.cnblogs.com/ysocean/p/6870069.html，https://h2pl.github.io/2018/05/05/javase18 

一、什么是序列化和反序列化

序列化：指把堆内存中的 Java 对象数据，通过某种方式把对象存储到磁盘文件中或者传递给其他网络节点（在网络上传输）。这个过程称为序列化。通俗来说就是将数据结构或对象转换成二进制串的过程。

反序列化：把磁盘文件中的对象数据或者把网络节点上的对象数据，恢复成Java对象模型的过程。也就是将在序列化过程中所生成的二进制串转换成数据结构或者对象的过程。

在Java中，我们可以通过多种方式来创建对象，并且只要对象没有被回收我们都可以复用该对象。但是，我们创建出来的这些Java对象都是存在于JVM的堆内存中的。只有JVM处于运行状态的时候，这些对象才可能存在。一旦JVM停止运行，这些对象的状态也就随之而丢失了。但是在真实的应用场景中，我们需要将这些对象持久化下来，并且能够在需要的时候把对象重新读取出来。Java的对象序列化可以帮助我们实现该功能。

 

二、为什么要序列化

1、在分布式系统中，此时需要把对象在网络上传输，就得把对象数据转换为二进制形式，需要共享的数据的 JavaBean 对象，都得做序列化。

2、服务器钝化：如果服务器发现某些对象好久没活动了，那么服务器就会把这些内存中的对象持久化在本地磁盘文件中（Java对象转换为二进制文件）；如果服务器发现某些对象需要活动时，先去内存中寻找，找不到再去磁盘文件中反序列化我们的对象数据，恢复成 Java 对象。这样能节省服务器内存。

 

三、Java如何进行序列化和反序列化

1、需要做序列化的对象的类，必须实现序列化接口：Java.lang.Serializable 接口（这是一个标志接口，没有任何抽象方法），Java 中大多数类都实现了该接口，比如：String，Integer

2、底层会判断，如果当前对象是 Serializable 的实例，才允许做序列化，Java对象 instanceof Serializable 来判断。

3、在 Java 中使用对象流来完成序列化和反序列化

　　　　ObjectOutputStream:通过 writeObject()方法做序列化操作

　　　　ObjectInputStream:通过 readObject() 方法做反序列化操作

第一步：创建一个 JavaBean 对象

public class Person implements Serializable{
    private String name;
    private int age;
     
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}　　

第二步：使用 ObjectOutputStream 对象实现序列化

//在根目录下新建一个 io 的文件夹
        OutputStream op = new FileOutputStream("io"+File.separator+"a.txt");
        ObjectOutputStream ops = new ObjectOutputStream(op);
        ops.writeObject(new Person("vae",1));
         
        ops.close();

第三步：使用ObjectInputStream 对象实现反序列化

InputStream in = new FileInputStream("io"+File.separator+"a.txt");
        ObjectInputStream os = new ObjectInputStream(in);
        byte[] buffer = new byte[10];
        int len = -1;
        Person p = (Person) os.readObject();
        System.out.println(p);  //Person [name=vae, age=1]
        os.close()

eq:

public class 序列化和反序列化 {


    public static void main(String[] args) {

    }
    //注意，内部类不能进行序列化，因为它依赖于外部类
    @Test
    public void test() throws IOException {
        A a = new A();
        a.i = 1;
        a.s = "a";
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        FileInputStream fileInputStream = null;
        try {
            //将obj写入文件
            fileOutputStream = new FileOutputStream("temp");
            ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
            objectOutputStream.writeObject(a);
            fileOutputStream.close();
            //通过文件读取obj
            fileInputStream = new FileInputStream("temp");
            ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
            A a2 = (A) objectInputStream.readObject();
            fileInputStream.close();
            System.out.println(a2.i);
            System.out.println(a2.s);
            //打印结果和序列化之前相同
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class A implements Serializable {

    int i;
    String s;
}

四、Externalizable接口

实现Externalizable接口的类也可以进行序列化，但是行序列化及反序列化之后得到的对象的所有属性的值都变成了默认值。也就是说，之前的那个对象的状态并没有被持久化下来。

原因是：Externalizable继承了Serializable，该接口中定义了两个抽象方法：writeExternal()与readExternal()。当使用Externalizable接口来进行序列化与反序列化的时候需要开发人员重写writeExternal()与readExternal()方法。由于上面的代码中，并没有在这两个方法中定义序列化实现细节，所以输出的内容为空。

五、序列化ID

serialVersionUID作用： 
       序列化时为了保持版本的兼容性，即在版本升级时反序列化仍保持对象的唯一性。
有两种生成方式：
       一个是默认的1L，比如：private static final long serialVersionUID = 1L;
       一个是根据类名、接口名、成员方法及属性等来生成一个64位的哈希字段，比如：
       private static final   long     serialVersionUID = xxxxL;
当你一个类实现了Serializable接口，如果没有定义serialVersionUID，Eclipse会提供这个提示功能告诉你去定义 。

六、静态变量不参与序列化

下列代码中的 main 方法，将对象序列化后，修改静态变量的数值，再将序列化对象读取出来，然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来。依照清单 2，这个 System.out.println(t.staticVar) 语句输出的是 10 还是 5 呢？

public class Test implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public static int staticVar = 5;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //初始时staticVar为5
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                    new FileOutputStream("result.obj"));
            out.writeObject(new Test());
            out.close();

            //序列化后修改为10
            Test.staticVar = 10;

            ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    "result.obj"));
            Test t = (Test) oin.readObject();
            oin.close();

            //再读取，通过t.staticVar打印新的值
            System.out.println(t.staticVar);

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最后的输出是 10，对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此 序列化并不保存静态变量。

七、序列化知识总结

1、如果一个类想被序列化，需要实现Serializable接口。否则将抛出NotSerializableException异常，这是因为，在序列化操作过程中会对类型进行检查，要求被序列化的类必须属于Enum、Array和Serializable类型其中的任何一种。

2、通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream对对象进行序列化及反序列化

3、虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID）序列化 ID 在 Eclipse 下提供了两种生成策略，一个是固定的 1L，一个是随机生成一个不重复的 long 类型数据（实际上是使用 JDK 工具生成），在这里有一个建议，如果没有特殊需求，就是用默认的 1L 就可以，这样可以确保代码一致时反序列化成功。那么随机生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些时候，通过改变序列化 ID 可以用来限制某些用户的使用。

4、序列化并不保存静态变量。

5、要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口。

6、Transient 关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。

7、服务器端给客户端发送序列化对象数据，对象中有一些数据是敏感的，比如密码字符串等，希望对该密码字段在序列化时，进行加密，而客户端如果拥有解密的密钥，只有在客户端进行反序列化时，才可以对密码进行读取，这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

8、在类中增加writeObject 和 readObject 方法可以实现自定义序列化策略