你真正理解序列化吗?JDK中的序列化有哪些骚操作

一、序列化的含义、意义及使用场景

  • 序列化:将对象写入到IO流中

  • 反序列化:从IO流中恢复对象

  • 意义:序列化机制允许将实现序列化的Java对象转换位字节序列,这些字节序列可以保存在磁盘上,或通过网络传输,以达到以后恢复成原来的对象。序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。

  • 使用场景:所有可在网络上传输的对象都必须是可序列化的,比如RMI(remote method invoke,即远程方法调用),传入的参数或返回的对象都是可序列化的,否则会出错;所有需要保存到磁盘的java对象都必须是可序列化的。通常建议:程序创建的每个JavaBean类都实现Serializeable接口。

二、序列化实现的方式

如果需要将某个对象保存到磁盘上或者通过网络传输,那么这个类应该实现Serializable接口或者Externalizable接口之一。

1、Serializable

1.1 普通序列化

Serializable接口是一个标记接口,不用实现任何方法。一旦实现了此接口,该类的对象就是可序列化的。

序列化步骤:

步骤一:创建一个ObjectOutputStream输出流;

步骤二:调用ObjectOutputStream对象的writeObject输出可序列化对象。

public class Person implements Serializable {  private String name;  private int age;  //我不提供无参构造器  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 (//创建一个ObjectOutputStream输出流 ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"))) { //将对象序列化到文件s Person person = new Person("9龙", 23); oos.writeObject(person); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}

反序列化步骤:

  • 步骤一:创建一个ObjectInputStream输入流;

  • 步骤二:调用ObjectInputStream对象的readObject()得到序列化的对象。

    我们将上面序列化到person.txt的person对象反序列化回来

public class Person implements Serializable {  private String name;  private int age;  //我不提供无参构造器  public Person(String name, int age) {      System.out.println("反序列化,你调用我了吗?");      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 (//创建一个ObjectInputStream输入流 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.txt"))) { Person brady = (Person) ois.readObject(); System.out.println(brady); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}//输出结果//Person{name='9龙', age=23}
waht????    输出告诉我们,反序列化并不会调用构造方法。反序列的对象是由JVM自己生成的对象,不通过构造方法生成。
1.2 成员是引用的序列化

如果一个可序列化的类的成员不是基本类型,也不是String类型,那这个引用类型也必须是可序列化的;否则,会导致此类不能序列化。

看例子,我们新增一个Teacher类。将Person去掉实现Serializable接口代码。

public class Person{    //省略相关属性与方法}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("路飞", 20); Teacher teacher = new Teacher("雷利", person); oos.writeObject(teacher); } }}

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我们看到程序直接报错,因为Person类的对象是不可序列化的,这导致了Teacher的对象不可序列化

1.3 同一对象序列化多次的机制

同一对象序列化多次,会将这个对象序列化多次吗?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("路飞", 20);            Teacher t1 = new Teacher("雷利", person);            Teacher t2 = new Teacher("红发香克斯", person);            //依次将4个对象写入输入流            oos.writeObject(t1);            oos.writeObject(t2);            oos.writeObject(person);            oos.writeObject(t2);        }    }}

依次将t1、t2、person、t2对象序列化到文件teacher.txt文件中。

注意:反序列化的顺序与序列化时的顺序一致

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();        }    }}//输出结果//false//true//true//true//true

从输出结果可以看出,Java序列化同一对象,并不会将此对象序列化多次得到多个对象。

  • Java序列化算法

  1. 所有保存到磁盘的对象都有一个序列化编码号

  2. 当程序试图序列化一个对象时,会先检查此对象是否已经序列化过,只有此对象从未(在此虚拟机)被序列化过,才会将此对象序列化为字节序列输出。

  3. 如果此对象已经序列化过,则直接输出编号即可。

    图示上述序列化过程。

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1.4 java序列化算法潜在的问题

由于java序利化算法不会重复序列化同一个对象,只会记录已序列化对象的编号。如果序列化一个可变对象(对象内的内容可更改)后,更改了对象内容,再次序列化,并不会再次将此对象转换为字节序列,而只是保存序列化编号。

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龙", 23);            oos.writeObject(person);            System.out.println(person);
//修改name person.setName("海贼王"); 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(); } }}//输出结果//Person{name='9龙', age=23}//Person{name='海贼王', age=23}//true//true
1.5 可选的自定义序列化

有些时候,我们有这样的需求,某些属性不需要序列化。使用transient关键字选择不需要序列化的字段。

public class Person implements Serializable {   //不需要序列化名字与年龄   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龙", 23); person.setHeight(185); System.out.println(person); oos.writeObject(person); Person p1 = (Person)ios.readObject(); System.out.println(p1); } }}//输出结果//Person{name='9龙', age=23', singlehood=true', height=185cm}//Person{name='null', age=0', singlehood=false', height=185cm}

从输出我们看到,使用transient修饰的属性,java序列化时,会忽略掉此字段,所以反序列化出的对象,被transient修饰的属性是默认值。对于引用类型,值是null;基本类型,值是0;boolean类型,值是false。

 

使用transient虽然简单,但将此属性完全隔离在了序列化之外。java提供了可选的自定义序列化。可以进行控制序列化的方式,或者对序列化数据进行编码加密等。

 

通过重写writeObject与readObject方法,可以自己选择哪些属性需要序列化, 哪些属性不需要。如果writeObject使用某种规则序列化,则相应的readObject需要相反的规则反序列化,以便能正确反序列化出对象。这里展示对名字进行反转加密。

public class Person implements Serializable {   private String name;   private int age;   //省略构造方法,get及set方法
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException { //将名字反转写入二进制流 out.writeObject(new StringBuffer(this.name).reverse()); out.writeInt(age); }
private void readObject(ObjectInputStream ins) throws IOException,ClassNotFoundException{ //将读出的字符串反转恢复回来 this.name = ((StringBuffer)ins.readObject()).reverse().toString(); this.age = ins.readInt(); }}

当序列化流不完整时,readObjectNoData()方法可以用来正确地初始化反序列化的对象。例如,使用不同类接收反序列化对象,或者序列化流被篡改时,系统都会调用readObjectNoData()方法来初始化反序列化的对象。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out) throws IOException;private void readObject(java.io.ObjectIutputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException;private void readObjectNoData() throws ObjectStreamException;

 

更彻底的自定义序列化

Object writeReplace() throws ObjectStreamException;  Object readResolve() throws ObjectStreamException;

 

writeReplace:在序列化时,会先调用此方法,再调用writeObject方法。此方法可将任意对象代替目标序列化对象

public class Person implements Serializable {  private String name;  private int age;  //省略构造方法,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龙", 23); oos.writeObject(person); ArrayList list = (ArrayList)ios.readObject(); System.out.println(list); } }}//输出结果//[9龙, 23]

 

readResolve:反序列化时替换反序列化出的对象,反序列化出来的对象被立即丢弃。此方法在readeObject后调用。

 

public class Person implements Serializable {   private String name;   private int age;   //省略构造方法,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龙", 23);           oos.writeObject(person);           HashMap map = (HashMap)ios.readObject();           System.out.println(map);      }  }}//输出结果//{brady=23}

readResolve常用来反序列单例类,保证单例类的唯一性。

 

 

注意:readResolve与writeReplace的访问修饰符可以是private、protected、public,如果父类重写了这两个方法,子类都需要根据自身需求重写,这显然不是一个好的设计。通常建议对于final修饰的类重写readResolve方法没有问题;否则,重写readResolve使用private修饰。

 

2、Externalizable:强制自定义序列化

通过实现Externalizable接口,必须实现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,必须加上pulic 无参构造器 public ExPerson() { }
public ExPerson(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; }
@Override public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException { //将name反转后写入二进制流 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 { //将读取的字符串反转后赋值给name实例变量 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); } }}//输出结果//ydarb//brady//ExPerson{name='brady', age=23}

注意:Externalizable接口不同于Serializable接口,实现此接口必须实现接口中的两个方法实现自定义序列化,这是强制性的;特别之处是必须提供pulic的无参构造器,因为在反序列化的时候需要反射创建对象。

3、两种序列化对比

实现Serializable接口实现Externalizable接口
系统自动存储必要的信息 程序员决定存储哪些信息
Java内建支持,易于实现,只需要实现该接口即可,无需任何代码支持 必须实现接口内的两个方法
性能略差 性能略好

虽然Externalizable接口带来了一定的性能提升,但变成复杂度也提高了,所以一般通过实现Serializable接口进行序列化。

三、序列化版本号serialVersionUID

我们知道,反序列化必须拥有class文件,但随着项目的升级,class文件也会升级,序列化怎么保证升级前后的兼容性呢?

java序列化提供了一个private static final long serialVersionUID 的序列化版本号,只有版本号相同,即使更改了序列化属性,对象也可以正确被反序列化回来。

public class Person implements Serializable {    //序列化版本号    private static final long serialVersionUID = 1111013L;    private String name;    private int age;    //省略构造方法及get,set}

如果反序列化使用的class的版本号与序列化时使用的不一致,反序列化会报InvalidClassException异常。

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序列化版本号可自由指定,如果不指定,JVM会根据类信息自己计算一个版本号,这样随着class的升级,就无法正确反序列化;不指定版本号另一个明显隐患是,不利于jvm间的移植,可能class文件没有更改,但不同jvm可能计算的规则不一样,这样也会导致无法反序列化。

什么情况下需要修改serialVersionUID呢?分三种情况。

  • 如果只是修改了方法,反序列化不容影响,则无需修改版本号;

  • 如果只是修改了静态变量,瞬态变量(transient修饰的变量),反序列化不受影响,无需修改版本号;

  • 如果修改了非瞬态变量,则可能导致反序列化失败。如果新类中实例变量的类型与序列化时类的类型不一致,则会反序列化失败,这时候需要更改serialVersionUID。如果只是新增了实例变量,则反序列化回来新增的是默认值;如果减少了实例变量,反序列化时会忽略掉减少的实例变量。

四、总结

  1. 所有需要网络传输的对象都需要实现序列化接口,通过建议所有的javaBean都实现Serializable接口。

  2. 对象的类名、实例变量(包括基本类型,数组,对其他对象的引用)都会被序列化;方法、类变量、transient实例变量都不会被序列化。

  3. 如果想让某个变量不被序列化,使用transient修饰。

  4. 序列化对象的引用类型成员变量,也必须是可序列化的,否则,会报错。

  5. 反序列化时必须有序列化对象的class文件。

  6. 当通过文件、网络来读取序列化后的对象时,必须按照实际写入的顺序读取。

  7. 单例类序列化,需要重写readResolve()方法;否则会破坏单例原则。

  8. 同一对象序列化多次,只有第一次序列化为二进制流,以后都只是保存序列化编号,不会重复序列化。

  9. 建议所有可序列化的类加上serialVersionUID 版本号,方便项目升级。

posted @ 2021-08-19 15:09  bluesky1  阅读(250)  评论(0编辑  收藏  举报