当程序创立的对象,在程序终止后仍要存在,并在程序下次运行时重建对象,且领有与程序上次运行时所领有的信息雷同。序列化能够将对象写入字节流,反序列化就是将字节流复原为对象,如下图所示。

Java 中提供了一种通用序列化机制,实现将对象写出到输入流中,并在之后将其读回。

对象序列化

定义一个 Student 类,如下所示。

public class Student implements Serializable {    private static final long serialVersionUID = -4496225960550340595L;    private String name;    private Integer age;    private Double score;    ...getter与setter...    @Override    public String toString() {        return new StringJoiner(", ", Student.class.getSimpleName() + "[", "]")                .add("name='" + name + "'")                .add("age=" + age)                .add("score=" + score)                .toString();    }}

在程序中应用 Student 类能够创立实例来示意某一学生。

Student s = new Student();s.setName("小赵");s.setAge(24);s.setScore(98.5);

然而,在程序完结后,该实例会被销毁,如果想在下次运行时领有与上次运行时雷同的信息,应用 ObjectOutputStream 实例将 Student 实例序列化保留到文件中。

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("xxx"));out.writeObject(s);out.close();
对象序列化才应用 writeObject/readObject 办法,根本类型须要应用 writeInt/readIntwriteDouble/readDouble 这样的办法,对象流类都实现了 DataInput/DataOutput 接口。

保留到文件中后,想要应用的话就能够通过创立 ObjectInputStream 实例并调用 readObject() 办法来获取。

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("xxx"));Student saved = (Student) in.readObject();in.close();

Serializable

Java 想要使一个类能被序列化,就须要像 Student 一样,实现 Serializable 接口。

public interface Serializable {}

该接口没有任何办法须要实现,只是作为类能被序列化的标记。然而没有该接口的话,序列化会报 java.io.NotSerializableException 异样。源码中序列化如下所示。

if (obj instanceof String) {    writeString((String) obj, unshared);} else if (cl.isArray()) {    writeArray(obj, desc, unshared);} else if (obj instanceof Enum) {    writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);} else if (obj instanceof Serializable) {    // 判断是否实现了 Serializable 接口    writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);} else {    if (extendedDebugInfo) {        throw new NotSerializableException(                    cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());    } else {        throw new NotSerializableException(cl.getName());    }}

当然,实现 Serializable 接口的可序列的类,在序列化时,会默认将类中所有信息序列化,如果想要管制序列化对象,能够应用 transient 关键字标识须要敞开序列化的字段,如下所示。

public class Student implements Serializable {    private static final long serialVersionUID = -4496225960550340595L;    private String name;    private transient Integer age;    private Double score;    ···}// 序列化前:Student[name='小赵', age=24, score=98.5]// 反序列化后:Student[name='小赵', age=null, score=98.5]

这样应用 transient 进行标记,就能够在对象序列化时跳过。

应用 Serializable 的默认序列化会升高扭转类实现的灵活性,减少 Bug 和安全漏洞的可抗性,测试也会减少累赘等,因而想应用 Serializable 实现序列化时要思考革除。

Externalizable

除了 Serializable 接口外,Java 还提供了继承 Serializable 接口的 Externalizable 接口,并且还要实现两个办法。

public class Student implements Externalizable {    ...    @Override    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {    }    @Override    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {    }}

Java 提供的 Externalizable 接口能够管制对象序列化时,不想被其序列化的信息,和反序列时,不被反序列化的信息。

@Overridepublic void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {    out.writeObject(name);    out.writeObject(score);}@Overridepublic void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {    // 反序列程序要与序列化时的程序统一,否则会报 java.lang.ClassCastException 异样    name = (String) in.readObject();    score = (Double) in.readObject();}

这样就不会将 Student 中的 age 序列化了,对序列化过程进行管制。

readObjectwriteObject 办法是公有的,并且只能被序列化机制调用。与此不同的是,readExternalwriteExternal 办法是公共的。特地是,readExternal 还潜在地容许批改现有对象的状态。

serialVersionUID

在实现 Serializable 接口的可序列化的类里,都须要显示的减少上面这行代码。

private static final long serialVersionUID = -4496225960550340595L;

该静态数据域用于显示申明序列版本 UID,并在序列化机制中,通过判断 serialVersionUID 来验证版本一致性。因而,反序列时,只有 serialVersionUID 与本地相应实体类的 serialVersionUID 统一,就能够反序列化,实现兼容,否则会报 java.io.InvalidClassException 异样。因而,只有 serialVersionUID 不变,序列化就能够读入这个类的对象的不同版本。

如果被序列化的对象具备在以后版本中所有没有的数据域,反序列化时会疏忽额定的数据;如果以后版本具备在被序列化的对象所没有的数据域,那么新增加的域将被设置成它们的默认值。

显式的申明 serialVersionUID 也会带来小小的性能益处。如果没有提供显式的序列版本 UID,编译器会抉择一个摘要算法,并在运行时通过高开销的计算过程来产生一个序列版本 UID,只有这个类有改变,失去的 UID 也就会变动,到时对象输出流将会回绝反序列具备不同序列版本 UID。因而,在可序列化的类中声显著式的 serialVersionUID

束缚平安

当你确定默认的序列化模式就满足了以后环境,还必须提供一个 readObject 办法增加验证或其余行为以保障束缚关系和安全性。

private void readObject(ObjectInputStream in);private void writeObject(ObjectOutputStream out);

之后,数据域就再也不会被主动序列化,取而代之的是调用这些办法。

如上所示,当反序列化时,如果学生分数不在 0~100 之间,就是谬误的数值,能够保护性地编写 readObject() 办法,保护其约束条件。

public class Student implements Serializable {    ...    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {        in.defaultReadObject();    // 调用默认反序列化办法        if (score < 0 || score > 100)            throw new IllegalArgumentException("The score is between 0 and 100.");    // 判断如果学生问题有问题,抛出异样,终止操作。    }    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {        out.defaultWriteObject();    // 调用默认序列化办法    }}

枚举序列化

当指标对象惟一时,可应用枚举实现序列化,如下所示。

public enum Week {    MONDAY,       // 星期一    TUESDAY,      // 星期二    WEDNESDAY,    // 星期三    THURSDAY,     // 星期四    FIRDAY,       // 星期五    SATURDAY,     // 星期六    SUNDAY;       // 星期日}

为了保障枚举类型及其定义的枚举变量在 VM 中是惟一的,Java规定了枚举常量的序列化是通过ObjectOutputStream 将枚举的 name() 办法返回的值做序列化;反序列化时,通过 ObjectInputStream 从流中读取常量名称,而后调用 java.lang.Enum.valueOf() 办法取得反序列化常量,并将常量的枚举类型和收到的常量名称作为参数传递。

public static <T extends Enum<T>> T valueOf(Class<T> enumType,                                                String name) {    T result = enumType.enumConstantDirectory().get(name);    if (result != null)        return result;    if (name == null)        throw new NullPointerException("Name is null");    throw new IllegalArgumentException(        "No enum constant " + enumType.getCanonicalName() + "." + name);}

编译器在序列化和反序列化时,会疏忽枚举类型定义的任何类特定的 writeObjectreadObjectReadObjectNodeDatawriteReplacereadResolve办法。相似地,也会疏忽任何 serialPersistentFieldsserialVersionUID 字段申明,所有枚举类型都具备规定的 serialVersionUID 0L。记录枚举类型的可序列化字段和数据是不必要的,因为发送的数据类型没有变动。

在序列化和反序列化时,如果指标对象是惟一的,那么你必须加倍当心,这通常会在实现单例和类型平安的枚举时产生。

但在枚举之前,是通过应用 static final 来示意枚举类型,如下所示。

public class Week {    public static final Week MONDAY = new Week(1);    public static final Week TUESDAY = new Week(2);    public static final Week WEDNESDAY = new Week(3);    public static final Week THURSDAY = new Week(4);    public static final Week FIRDAY = new Week(5);    public static final Week SATURDAY = new Week(6);    public static final Week SUNDAY = new Week(7);    private int value;    private Week(int v) {        this.value = v;    }}

然而,为这个类实现 Serializable 接口变成可序列化的类后,默认序列化机制就不再实用,任何 readObject 办法都会返回一个新键的实例。

public class Week implements Serializable {    public static final Week MONDAY = new Week(1);    ···}Week w = FIRDAY;ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("xxx/ioweek.txt"));out.writeObject(w);out.close();ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("xxx/ioweek.txt"));Week s = (Week) in.readObject();in.close();

反序列化获取的 Week 对象与序列化的 Week 对象比拟 w == sfalse,新键的实例与该类初始化时创立的实例不同,阐明即便结构器公有,序列化机制也能够创立新实例。

readResolve 个性容许用 readObject 创立的实例代替另一个实例。因而,在 Week 类中定义 readResolve 办法,如下所示。

private Object readResolve() throws ObjectStreamException {    if (value == 1) return Week.MONDAY;    if (value == 2) return Week.TUESDAY;    if (value == 3) return Week.WEDNESDAY;    if (value == 4) return Week.THURSDAY;    if (value == 5) return Week.FIRDAY;    if (value == 6) return Week.SATURDAY;    if (value == 7) return Week.SUNDAY;    throw new ObjectStreamException();}

定义 readResolve 办法后,反序列化时新键的对象会通过调用 readResolve 办法返回的值称为 readObject 的返回值,因而 w == s 返回的就是 true

序列化实现克隆

可序列化的类能够应用序列化机制实现对象克隆。如下所示,为可序列化的 Student 类提供克隆办法。

public class Student implements Cloneable, Serializable {    ...    @Override    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {        ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();            try {            // save the object to a byte array            try (                    ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(bout)                    ) {                out.writeObject(this);            }            // read a clone of the object from the byte array            try (                    ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray()))            ) {                return in.readObject();            }        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {            CloneNotSupportedException ex = new CloneNotSupportedException();            ex.initCause(e);            throw ex;        }    }}

如上所述,类想实现 clone 办法,须要实现 Cloneable 接口,之后调用该 clone 办法即可。应用 ByteArrayOutputStream 将数据保留到字节数组中,而不用将对象写出到文件中。

Student s = new Student();s.setName("小赵");s.setAge(24);s.setScore(98.5);Student sc = (Student) s.clone();

但这种形式也会比复制或克隆数据域的克隆办法要慢得多。当然,Java 序列化也是有危险的,最好是防止在程序中应用。

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