【序列化和反序列化】Kryo
一、Kryo介绍
Kryo是一个快速序列化/反序列化工具,依赖于字节码生成机制(底层使用了ASM库),因此在序列化速度上有一定的优势,但正因如此,其使用也只能限制在基于JVM的语言上。
Kryo序列化出的结果,是其自定义的,独有的一种格式。由于其序列化出的结果是二进制的,也即byte[],因此像redis这样可以存储二进制数据的存储引擎是可以直接将Kryo序列化出来的数据存进去。当然你也可以选择转换成String的形式存储在其他存储引擎中(性能有损耗)。
github地址:https://github.com/EsotericSoftware/kryo
二、基础用法
引入依赖
<dependency> <groupId>com.esotericsoftware</groupId> <artifactId>kryo</artifactId> <version>5.2.0</version> </dependency>
基本使用如下所示
package com.chenly.serialize.kryo; import com.esotericsoftware.kryo.Kryo; import com.esotericsoftware.kryo.io.Input; import com.esotericsoftware.kryo.io.Output; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; /** * * @author: chenly * @date: 2022-11-28 15:07 * @description: * @version: 1.0 */ public class KryoTest { static public void main(String[] args) { SomeClass object = new SomeClass(); object.value = "Hello Kryo!"; Kryo kryo = new Kryo(); kryo.register(SomeClass.class); //序列化 Output output = new Output(new ByteArrayOutputStream()); kryo.writeObject(output, object); byte[] bytes = output.getBuffer(); output.close(); //反序列化 Input input = new Input(new ByteArrayInputStream(bytes)); SomeClass object2 = kryo.readObject(input, SomeClass.class); input.close(); System.out.println(object2.value); } static public class SomeClass { String value; } }
Kryo类会自动执行序列化,Output类和Input类负责处理缓冲字节,并写入到流中
三、Kryo的注册
Kryo为了提供性能和减小序列化结果体积,提供注册序列化对象类的方式。在注册时,会为该序列化类生成int ID ,后续在序列化时使用int ID唯一标识该类型。注册的方式如下
kryo.register(SomeClass.class);
或者
kryo.register(SomeClass.class,id); //可以明确指定注册类的int ID,但是该ID必须大于等于0。如果不提供,内部将会使用int++的方式维护一个有序的int ID生成
四、Kyro对象引用
在新版本的Kryo中。默认情况下是不启用对象引用的。这意味着如果一个对象多次出现在一个对象图中,它将被多次写入,并将被反序列化为多个不同的对象。
当开启了引用属性,每个对象第一次出现在对象图中,会在记录时写入一个varint,用于标记。当此后有同一对象出现时,只会记录一个varint,以此达到节省空间的目标,此举虽然会节省序列化空间,但是是一种用时间换空间的做法,会影响序列化性能,这是因为在写入/读取对象时都需要进行追踪。
开发者可以使用kryo自带的setReferences方法来决定是否启用kryo的引用功能。
五、Kyro线程不安全
kryo不是线程安全的。每个线程都应该有自己的Kryo对象,输入和输出实例。
因此在多线程环境中。可以考虑使用ThreadLocal或者对象池来保证线程安全性。
ThreadLocal + Kryo解决线程不安全
ThreadLocal是一种典型的牺牲空间来换取并发安全的方式,它会为每个线程都单独创建本线程专用的kryo对象。对于每个线程的每个kryo对象来说,都是顺序执行的,因此天然避免了并发安全问题,创建方法如下:
private static final ThreadLocal<Kryo> kryoThreadLocal = new ThreadLocal<Kryo>(){ @Override protected Kryo initialValue() { Kryo kryo = new Kryo(); return kryo; }; };
之后,仅需要通过kryoThreadLocal.get()方法从线程上下文中取出对象即可使用
Kryo kryo = kryoThreadLocal.get();
ThreadLocal + Kryo解决线程不安全
「池」是一种非常重要的编程思想,连接池、线程池、对象池等都是「复用」思想的体现,通过将创建的“对象”保存在某一个“容器”中,以便后续反复使用,避免创建、销毁的产生的性能损耗,以此达到提升整体性能的作用。
Kryo 对象池原理也是如此。Kryo 框架自带了对象池的实现,整个使用过程不外乎创建池、从池中获取对象、归还对象三步,以下为代码实例。
Pool<Kryo> kryoPool = new Pool<Kryo>(true,false,8) { @Override protected Kryo create() { Kryo kryo = new Kryo(); ... //kryo配置 return kryo; } };
创建Kryo池时需要传入三个参数,其中第一个参数用于指定是否在pool内部使用同步,如果指定为true,则允许被多个线程并发访问。第三个参数是用于指定对象池的大小的。
第二个参数如果设置为true,Kryo池将会使用 java.lang.ref.SoftReference 来存储对象。这允许池中的对象在JVM的内存压力大时被垃圾回收。Pool clean会删除所有对象已经被垃圾回收的软引用。当没有设置最大容量时,这可以减少池的大小。当池子有最大容量时,没有必要将此参数设置为true ,因为如果达到了最大容量,Pool free 会尝试删除一个空引用
创建完 Kryo 池后,使用 kryo 就变得异常简单了,只需调用 kryoPool.obtain() 方法即可,使用完毕后再调用 kryoPool.free(kryo) 归还对象,就完成了一次完整的租赁使用。
//获取池中的Kryo对象 Kryo kryo = kryoPool.obtain(); //将Kryo对象归还到池中 kryoPool.free(kryo);
理论上,只要对象池大小评估得当,就能在占用极小内存空间的情况下完美解决并发安全问题
六、小结
相较于 JDK 自带的序列化方式,Kryo 的性能更快,并且由于 Kryo 允许多引用和循环引用,在存储开销上也更小