ColorfulC ·Java 序列化與反序列化
上一小節我們學習了 Java 的輸入輸出流，有了這些前置知識點，我們就可以學習 Java 的序列化了。本小節將介紹什么是序列化、什么是反序列化、序列化有什么作用，如何實現序列化與反序列化，Serializable 接口介紹，常用序列化工具介紹等內容。了解序列化的用途、學會如何進行序列化和反序列化操作是本小節的重點內容。
1. 序列化與反序列化
序列化在計算機科學的數據處理中，是指將數據結構或對象狀態轉換成可取用格式，以留待后續在相同或另一臺計算機環境中，能恢復原先狀態的過程。依照序列化格式重新獲取字節的結果時，可以利用它來產生與原始對象相同語義的副本。
很多編程語言自身就支持序列化操作。Java 語言提供自動序列化，序列化（serialize）就是將對象轉換為字節流；與之相應對的，反序列化（deserialize）就是將字節流轉換為對象。
需要注意的是，Java 序列化對象時，會把對象的狀態保存成字節序列，對象的狀態指的就是其成員變量，因此序列化的對象不會保存類的靜態變量。
在 Java 中，可通過對象輸出/輸入流來實現序列化/反序列化操作。 java.io包中，提供了ObjectInputStream類和ObjectOutputStream用來序列化對象，這兩個類我們將在下面介紹。下面我們來介紹一下序列化的作用。
2. 序列化的作用
- 序列化可以將對象的字節序列存持久化：可以將其保存在內存、文件、數據庫中（見下圖）；
- 可以在網絡上傳輸對象字節序列；
- 可用于遠端程序方法調用。
3. 實現序列化
ObjectOutputStream類下的void writeObject(Object obj)方法用于將一個對象寫入對象輸出流，也就是序列化；ObjectInputStream類下的Object readObject()方法用于讀取一個對象到輸入流，也就是反序列化。
實例代碼如下：
import java.io.*;
public class SerializeDemo1 {
static class Cat implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String nickname;
private Integer age;
public Cat() {}
public Cat(String nickname, Integer age) {
this.nickname = nickname;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Cat{" +
"nickname='" + nickname + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
/**
* 序列化方法
* @param filepath 文件路徑
* @param cat 要序列化的對象
* @throws IOException
*/
private static void serialize(String filepath, Cat cat) throws IOException {
// 實例化file對象
File file = new File(filepath);
// 實例化文件輸出流
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(file);
// 實例化對象輸出流
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
// 保存cat對象
objectOutputStream.writeObject(cat);
// 關閉流
fileOutputStream.close();
objectOutputStream.close();
}
/**
* 反序列化方法
* @param filepath 文件路徑
* @throws IOException
* @throws ClassNotFoundException
*/
private static void deserialize(String filepath) throws IOException, ClassNotFoundException {
// 實例化file對象
File file = new File(filepath);
// 實例化文件輸入流
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
// 實例化對象輸入流
ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
Object o = objectInputStream.readObject();
System.out.println(o);
}
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
String filename = "C:\\Users\\Colorful\\Desktop\\imooc\\Hello.txt";
Cat cat = new Cat("豬皮", 1);
serialize(filename, cat);
deserialize(filename);
}
}
運行結果：
Cat{nickname='豬皮', age=1}
上述代碼中，我們定義了一個Cat類，它實現了Serializable接口，類內部有一個private static final long serialVersionUID = 1L;，關于這兩點，我們下面緊接著就會介紹。
除了Cat類的定義，我們還分別封裝了序列化與反序列化的方法，并在主方法中調用了這兩個方法，實現了cat對象的序列化和反序列化操作。
在調用序列化方法后，你會發現磁盤中的Hello.txt文件中被cat對象寫入了序列化后的數據：
4. Seralizable 接口
被序列化的類必須是Enum、Array或Serializable中的任意一種類型。
如果要序列化的類不是枚舉類型和數組類型的話，則必須實現java.io.Seralizable接口，否則直接序列化將拋出NotSerializableException異常。
4.1 serialVersionUID
serialVersionUID 是 Java 為每個序列化類產生的版本標識。它可以用來保證在反序列化時，發送方發送的和接受方接收的是可兼容的對象。如果接收方接收的類的 serialVersionUID 與發送方發送的 serialVersionUID 不一致，會拋出 InvalidClassException。
4.2 默認序列化機制
如果僅僅只是讓某個類實現 Serializable 接口，而沒有其它任何處理的話，那么就會使用默認序列化機制。
使用默認機制，在序列化對象時，不僅會序列化當前對象本身，還會對其父類的字段以及該對象引用的其它對象也進行序列化。同樣地，這些其它對象引用的另外對象也將被序列化，以此類推。所以，如果一個對象包含的成員變量是容器類對象，而這些容器所含有的元素也是容器類對象，那么這個序列化的過程就會較復雜，開銷也較大。
4.3 transient 關鍵字
在現實應用中，有些時候不能使用默認序列化機制。比如，希望在序列化過程中忽略掉敏感數據，或者簡化序列化過程。下面將介紹若干影響序列化的方法。
當某個字段被聲明為 transient 后，默認序列化機制就會忽略該字段。
可以嘗試將實例代碼中Cat類的成員變量age聲明為transient：
// 僅部分代碼
static class Cat implements Serializable {
transient private Integer age;
}
運行程序，我們會發現成員變量age沒有被序列化。
5. 常用序列化工具
Java 官方的序列化存在很多缺點，因此，開發者們更傾向于使用優秀的第三方序列化工具來替代 Java 自身的序列化機制。
Java 官方的序列化主要體現在以下方面：
- 性能問題：序列化后的數據相對于一些優秀的序列化的工具，還是要大不少，這大大影響存儲和傳輸的效率；
- 繁瑣的步驟：Java 官方的序列化一定需要實現
Serializable接口，略顯繁瑣，而且需要關注serialVersionUID； - 無法跨語言使用：序列化的很大一個目的就是用于不同語言來讀寫數據。
下面列舉了一些優秀的序列化工具：
6. 小結
通過本小節的學習，我們知道了序列化（serialize）就是將對象轉換為字節流，反序列化（deserialize）就是將字節流轉換為對象。想要實現序列化，就必須繼承Seralizable接口，serialVersionUID 是 Java 為每個序列化類產生的版本標識。當某個字段被聲明為 transient 后，默認序列化機制就會忽略該字段。學會根據自己的應用場景選擇使用序列化工具。
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