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关于java:一个高性能小而美的序列化工具

jiezi

作者：fredalxin\
地址：https://fredal.xin/kryo-quickstart

Kryo 是一个高性能的序列化 / 反序列化工具，因为其变长存储个性并应用了字节码生成机制，领有较高的运行速度和较小的体积，在某些场景中成为了除 Json、Protobuf 之外的抉择。

依赖

首先咱们引入 maven 的相干依赖：

<dependency>
    <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
    <artifactId>kryo</artifactId>
    <version>4.0.2</version>
</dependency>

须要留神的是，因为 kryo 应用了较高版本的 asm，可能会与业务现有依赖的 asm 产生抵触，这是一个比拟常见的问题。只需将依赖改成：

<dependency>
    <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
    <artifactId>kryo-shaded</artifactId>
    <version>4.0.2</version>
</dependency>

记录类型信息

这算是 kryo 的一个特点，能够把对象信息间接写到序列化数据里，反序列化的时候能够准确地找到原始类信息，不会出错，这意味着在写 readxxx 办法时，无需传入 Class 或 Type 类信息。

相应的，kryo 提供两种读写形式。记录类型信息的 writeClassAndObject/readClassAndObject 办法，以及传统的 writeObject/readObject 办法。

线程平安

kryo 的对象自身不是线程平安的，所以咱们有两种抉择来保障线程平安。

应用 Threadlocal 来保障线程平安:

private static final ThreadLocal<Kryo> kryoLocal = new ThreadLocal<Kryo>() {protected Kryo initialValue() {Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.setInstantiatorStrategy(new Kryo.DefaultInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy()));
        return kryo;
    };
};

或者应用 kryo 提供的 pool:

public KryoPool newKryoPool() {return new KryoPool.Builder(() -> {final Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.setInstantiatorStrategy(new Kryo.DefaultInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy()));
        return kryo;
    }).softReferences().build();
}

实例化器

在下面留神到kryo.setInstantiatorStrategy(new Kryo.DefaultInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy())); 这句话显示指定了实例化器。

在一些依赖了 kryo 的开源软件中，可能因为实例化器指定的问题而抛出空指针异样。例如 hive 的某些版本中，默认指定了 StdInstantiatorStrategy。

public static ThreadLocal<Kryo> runtimeSerializationKryo = new ThreadLocal<Kryo>() {
    @Override
    protected synchronized Kryo initialValue() {Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.setClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
        kryo.register(java.sql.Date.class, new SqlDateSerializer());
        kryo.register(java.sql.Timestamp.class, new TimestampSerializer());
        kryo.register(Path.class, new PathSerializer());
        kryo.setInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy());
        ......
            return kryo;
    };
};

而 StdInstantiatorStrategy 在是根据 JVM version 信息及 JVM vendor 信息创建对象的，能够不调用对象的任何构造方法创建对象。

那么例如碰到 ArrayList 这样的对象时候，就会出问题。察看一下 ArrayList 的源码：

public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}

既然没有调用结构器，那么这里 elementData 会是 NULL，那么在调用相似 ensureCapacity 办法时，就会抛出一个异样。

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {
     if (minCapacity > elementData.length
         && !(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
              && minCapacity <= DEFAULT_CAPACITY)) {
         modCount++;
         grow(minCapacity);
     }
 }

解决方案很简略，就如框架中代码写的一样，显示指定实例化器，首先应用默认无参结构策略 DefaultInstantiatorStrategy，若创建对象失败再采纳 StdInstantiatorStrategy。

类注册

当 kryo 写一个对象的实例的时候，默认须要将类的齐全限定名称写入。将类名一起写入序列化数据中是比拟低效的，所以 kryo 反对通过类注册进行优化。

kryo.register(SomeClassA.class);
kryo.register(SomeClassB.class);
kryo.register(SomeClassC.class);

注册会给每一个 class 一个 int 类型的 Id 相关联，这显然比类名称高效，但同时要求反序列化的时候的 Id 必须与序列化过程中统一。这意味着注册的程序十分重要。

然而因为事实起因，同样的代码，同样的 Class 在不同的机器上注册编号任然不能保障统一，所以多机器部署时候反序列化可能会呈现问题。

所以 kryo 默认会禁止类注册，当然如果想要关上这个属性，能够通过 kryo.setRegistrationRequired(true); 关上。

循环援用

这是对循环援用的反对，能够无效避免栈内存溢出，kryo 默认会关上这个属性。当你确定不会有循环援用产生的时候，能够通过 kryo.setReferences(false); 敞开循环援用检测，从而进步一些性能。

可变长存储

kryo 对 int 和 long 类型都采纳了可变长存储的机制，以 int 为例，个别须要 4 个字节去存储，而对 kryo 来说，能够通过 1 - 5 个变长字节去存储，从而防止高位都是 0 的节约。

最多须要 5 个字节存储是因为，在变长存储 int 过程中，一个字节的 8 位用来存储有效数字的只有 7 位，最高位用于标记是否还需读取下一个字节，1 示意须要，0 示意不须要。

在对 string 的存储中也有变长存储的利用，string 序列化的整体构造为 length+ 内容，那么 length 也会应用变长 int 写入字符的长度。

配合缓存应用的场景

在理论开发中，class 增删字段是很常见的事件，但对于 kryo 来说，确是不反对的，而如果恰好须要应用缓存，那么这个问题会被放得更大。

例如一个对象应用 kryo 序列化后，数据放入了缓存中，而这时候如果这个对象增删了一个属性，那么缓存中反序列化的时候就会报错。所以频繁应用缓存的场景，能够尽量避免 kryo。

不过当初的 Kryo 提供了兼容性的反对，应用 CompatibleFieldSerializer.class，在 kryo.writeClassAndObject 时候写入的信息如下:

class name|field length|field1 name|field2 name|field1 value| filed2 value

而在读入 kryo.readClassAndObject 时，会先读入 field names，而后匹配以后反序列化类的 field 和程序再结构后果。

当然如果在做好缓存隔离的状况下，这所有都不必在意。

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