本篇內(nèi)容主要講解“Java序列化與反序列化怎么實(shí)現(xiàn)”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“Java序列化與反序列化怎么實(shí)現(xiàn)”吧!

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序列化與反序列化概念

序列化 (Serialization)是將對象的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為可以存儲或傳輸?shù)男问降倪^程。一般將一個對象存儲至一個儲存媒介，例如檔案或是記億體緩沖等。在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，可以是字節(jié)或是XML等格式。而字節(jié)的或XML編碼格式可以還原完全相等的對象。這個相反的過程又稱為反序列化。

Java對象的序列化與反序列化

在Java中，我們可以通過多種方式來創(chuàng)建對象，并且只要對象沒有被回收我們都可以復(fù)用該對象。但是，我們創(chuàng)建出來的這些Java對象都是存在于JVM的堆內(nèi)存中的。

只有JVM處于運(yùn)行狀態(tài)的時候，這些對象才可能存在。一旦JVM停止運(yùn)行，這些對象的狀態(tài)也就隨之而丟失了。

但是在真實(shí)的應(yīng)用場景中，我們需要將這些對象持久化下來，并且能夠在需要的時候把對象重新讀取出來。Java的對象序列化可以幫助我們實(shí)現(xiàn)該功能。

對象序列化機(jī)制（object serialization）是Java語言內(nèi)建的一種對象持久化方式，通過對象序列化，可以把對象的狀態(tài)保存為字節(jié)數(shù)組，并且可以在有需要的時候?qū)⑦@個字節(jié)數(shù)組通過反序列化的方式再轉(zhuǎn)換成對象。

對象序列化可以很容易的在JVM中的活動對象和字節(jié)數(shù)組（流）之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

在Java中，對象的序列化與反序列化被廣泛應(yīng)用到RMI(遠(yuǎn)程方法調(diào)用)及網(wǎng)絡(luò)傳輸中。

相關(guān)接口及類

Java為了方便開發(fā)人員將Java對象進(jìn)行序列化及反序列化提供了一套方便的API來支持。其中包括以下接口和類：

java.io.Serializable
java.io.Externalizable
ObjectOutput
ObjectInput
ObjectOutputStream
ObjectInputStream
Serializable 接口

類通過實(shí)現(xiàn) java.io.Serializable 接口以啟用其序列化功能。

未實(shí)現(xiàn)此接口的類將無法使其任何狀態(tài)序列化或反序列化。可序列化類的所有子類型本身都是可序列化的。序列化接口沒有方法或字段，僅用于標(biāo)識可序列化的語義。 (該接口并沒有方法和字段，為什么只有實(shí)現(xiàn)了該接口的類的對象才能被序列化呢？)

當(dāng)試圖對一個對象進(jìn)行序列化的時候，如果遇到不支持 Serializable 接口的對象。在此情況下，將拋出NotSerializableException。

如果要序列化的類有父類，要想同時將在父類中定義過的變量持久化下來，那么父類也應(yīng)該集成java.io.Serializable接口。

下面是一個實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口的類

public class 序列化和反序列化 {
    public static void main(String[] args) {
    }
    //注意，內(nèi)部類不能進(jìn)行序列化，因?yàn)樗蕾囉谕獠款?    @Test
    public void test() throws IOException {
        A a = new A();
        a.i = 1;
        a.s = "a";
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        FileInputStream fileInputStream = null;
        try {
            //將obj寫入文件
            fileOutputStream = new FileOutputStream("temp");
            ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
            objectOutputStream.writeObject(a);
            fileOutputStream.close();
            //通過文件讀取obj
            fileInputStream = new FileInputStream("temp");
            ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
            A a2 = (A) objectInputStream.readObject();
            fileInputStream.close();
            System.out.println(a2.i);
            System.out.println(a2.s);
            //打印結(jié)果和序列化之前相同
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class A implements Serializable {
    int i;
    String s;
}

Externalizable接口

除了Serializable 之外，java中還提供了另一個序列化接口Externalizable

為了了解Externalizable接口和Serializable接口的區(qū)別，先來看代碼，我們把上面的代碼改成使用Externalizable的形式。

class B implements Externalizable {
    //必須要有公開無參構(gòu)造函數(shù)。否則報錯
    public B() {
    }
    int i;
    String s;
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
    }
}
@Test
    public void test2() throws IOException, ClassNotFoundException {
        B b = new B();
        b.i = 1;
        b.s = "a";
        //將obj寫入文件
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("temp");
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
        objectOutputStream.writeObject(b);
        fileOutputStream.close();
        //通過文件讀取obj
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("temp");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
        B b2 = (B) objectInputStream.readObject();
        fileInputStream.close();
        System.out.println(b2.i);
        System.out.println(b2.s);
        //打印結(jié)果為0和null，即初始值，沒有被賦值
        //0
        //null
    }

通過上面的實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，對B類進(jìn)行序列化及反序列化之后得到的對象的所有屬性的值都變成了默認(rèn)值。也就是說，之前的那個對象的狀態(tài)并沒有被持久化下來。這就是Externalizable接口和Serializable接口的區(qū)別：

Externalizable繼承了Serializable，該接口中定義了兩個抽象方法：writeExternal()與readExternal()。

當(dāng)使用Externalizable接口來進(jìn)行序列化與反序列化的時候需要開發(fā)人員重寫writeExternal()與readExternal()方法。由于上面的代碼中，并沒有在這兩個方法中定義序列化實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，所以輸出的內(nèi)容為空。

還有一點(diǎn)值得注意：在使用Externalizable進(jìn)行序列化的時候，在讀取對象時，會調(diào)用被序列化類的無參構(gòu)造器去創(chuàng)建一個新的對象，然后再將被保存對象的字段的值分別填充到新對象中。所以，實(shí)現(xiàn)Externalizable接口的類必須要提供一個public的無參的構(gòu)造器。

class C implements Externalizable {
    int i;
    int j;
    String s;
    public C() {
    }
    //實(shí)現(xiàn)下面兩個方法可以選擇序列化中需要被復(fù)制的成員。
    //并且，寫入順序和讀取順序要一致，否則報錯。
    //可以寫入多個同類型變量，順序保持一致即可。
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        out.writeInt(i);
        out.writeInt(j);
        out.writeObject(s);
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        i = in.readInt();
        j = in.readInt();
        s = (String) in.readObject();
    }
}
@Test
    public void test3() throws IOException, ClassNotFoundException {
        C c = new C();
        c.i = 1;
        c.j = 2;
        c.s = "a";
        //將obj寫入文件
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("temp");
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
        objectOutputStream.writeObject(c);
        fileOutputStream.close();
        //通過文件讀取obj
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("temp");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
        C c2 = (C) objectInputStream.readObject();
        fileInputStream.close();
        System.out.println(c2.i);
        System.out.println(c2.j);
        System.out.println(c2.s);
        //打印結(jié)果為0和null，即初始值，沒有被賦值
        //0
        //null
    }

序列化ID

序列化 ID 問題 情境：兩個客戶端 A 和 B 試圖通過網(wǎng)絡(luò)傳遞對象數(shù)據(jù)，A 端將對象 C 序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)再傳給 B，B 反序列化得到 C。

問題：C 對象的全類路徑假設(shè)為 com.inout.Test，在 A 和 B 端都有這么一個類文件，功能代碼完全一致。也都實(shí)現(xiàn)了 Serializable 接口，但是反序列化時總是提示不成功。

解決：虛擬機(jī)是否允許反序列化，不僅取決于類路徑和功能代碼是否一致，一個非常重要的一點(diǎn)是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。清單 1 中，雖然兩個類的功能代碼完全一致，但是序列化 ID 不同，他們無法相互序列化和反序列化。

package com.inout; 
 
import java.io.Serializable; 
 
public class A implements Serializable { 
 
    private static final long serialVersionUID = 1L; 
 
    private String name; 
    
    public String getName() 
    { 
        return name; 
    } 
    
    public void setName(String name) 
    { 
        this.name = name; 
    } 
} 
 
package com.inout; 
 
import java.io.Serializable; 
 
public class A implements Serializable { 
 
    private static final long serialVersionUID = 2L; 
    
    private String name; 
    
    public String getName() 
    { 
        return name; 
    } 
    
    public void setName(String name) 
    { 
        this.name = name; 
    } 
}

靜態(tài)變量不參與序列化

清單 2 中的 main 方法，將對象序列化后，修改靜態(tài)變量的數(shù)值，再將序列化對象讀取出來，然后通過讀取出來的對象獲得靜態(tài)變量的數(shù)值并打印出來。依照清單 2，這個 System.out.println(t.staticVar) 語句輸出的是 10 還是 5 呢？

public class Test implements Serializable {
 
    private static final long serialVersionUID = 1L;
 
    public static int staticVar = 5;
 
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //初始時staticVar為5
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                    new FileOutputStream("result.obj"));
            out.writeObject(new Test());
            out.close();
 
            //序列化后修改為10
            Test.staticVar = 10;
 
            ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    "result.obj"));
            Test t = (Test) oin.readObject();
            oin.close();
             
            //再讀取，通過t.staticVar打印新的值
            System.out.println(t.staticVar);
             
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最后的輸出是 10，對于無法理解的讀者認(rèn)為，打印的 staticVar 是從讀取的對象里獲得的，應(yīng)該是保存時的狀態(tài)才對。之所以打印 10 的原因在于序列化時，并不保存靜態(tài)變量，這其實(shí)比較容易理解，序列化保存的是對象的狀態(tài)，靜態(tài)變量屬于類的狀態(tài)，因此 序列化并不保存靜態(tài)變量。

探究ArrayList的序列化

ArrayList的序列化 在介紹ArrayList序列化之前，先來考慮一個問題：

如何自定義的序列化和反序列化策略

帶著這個問題，我們來看java.util.ArrayList的源碼

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    private int size;
}

筆者省略了其他成員變量，從上面的代碼中可以知道ArrayList實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口，那么我們就可以對它進(jìn)行序列化及反序列化。

因?yàn)閑lementData是transient的（1.8好像改掉了這一點(diǎn))，所以我們認(rèn)為這個成員變量不會被序列化而保留下來。我們寫一個Demo，驗(yàn)證一下我們的想法：

public class ArrayList的序列化 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("a");
        list.add("b");
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("arr"));
        objectOutputStream.writeObject(list);
        objectOutputStream.close();
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("arr"));
        ArrayList list1 = (ArrayList) objectInputStream.readObject();
        objectInputStream.close();
        System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
        //序列化成功，里面的元素保持不變。
    }

了解ArrayList的人都知道，ArrayList底層是通過數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。那么數(shù)組elementData其實(shí)就是用來保存列表中的元素的。通過該屬性的聲明方式我們知道，他是無法通過序列化持久化下來的。那么為什么code 4的結(jié)果卻通過序列化和反序列化把List中的元素保留下來了呢？

writeObject和readObject方法

在ArrayList中定義了來個方法： writeObject和readObject。

這里先給出結(jié)論:

在序列化過程中，如果被序列化的類中定義了writeObject 和 readObject 方法，虛擬機(jī)會試圖調(diào)用對象類里的 writeObject 和 readObject 方法，進(jìn)行用戶自定義的序列化和反序列化。

如果沒有這樣的方法，則默認(rèn)調(diào)用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。

用戶自定義的 writeObject 和 readObject 方法可以允許用戶控制序列化的過程，比如可以在序列化的過程中動態(tài)改變序列化的數(shù)值。

來看一下這兩個方法的具體實(shí)現(xiàn)：

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();
        // Read in capacity
        s.readInt(); // ignored
        if (size > 0) {
            // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
            ensureCapacityInternal(size);
            Object[] a = elementData;
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }
    
    
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();
        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        s.writeInt(size);
        // Write out all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }
        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

那么為什么ArrayList要用這種方式來實(shí)現(xiàn)序列化呢？

why transient
ArrayList實(shí)際上是動態(tài)數(shù)組，每次在放滿以后自動增長設(shè)定的長度值，如果數(shù)組自動增長長度設(shè)為100，而實(shí)際只放了一個元素，那就會序列化99個null元素。為了保證在序列化的時候不會將這么多null同時進(jìn)行序列化，ArrayList把元素數(shù)組設(shè)置為transient。
why writeObject and readObject
前面說過，為了防止一個包含大量空對象的數(shù)組被序列化，為了優(yōu)化存儲，所以，ArrayList使用transient來聲明elementData。 但是，作為一個集合，在序列化過程中還必須保證其中的元素可以被持久化下來，所以，通過重寫writeObject 和 readObject方法的方式把其中的元素保留下來。
writeObject方法把elementData數(shù)組中的元素遍歷的保存到輸出流（ObjectOutputStream）中。
readObject方法從輸入流（ObjectInputStream）中讀出對象并保存賦值到elementData數(shù)組中。

如何自定義的序列化和反序列化策略

延續(xù)上一部分，剛剛我們明白了ArrayList序列化數(shù)組元素的原理。

至此，我們先試著來回答剛剛提出的問題：

如何自定義的序列化和反序列化策略

答：可以通過在被序列化的類中增加writeObject 和 readObject方法。那么問題又來了：

雖然ArrayList中寫了writeObject 和 readObject 方法，但是這兩個方法并沒有顯示的被調(diào)用啊。

那么如果一個類中包含writeObject 和 readObject 方法，那么這兩個方法是怎么被調(diào)用的呢?

ObjectOutputStream 從code 4中，我們可以看出，對象的序列化過程通過ObjectOutputStream和ObjectInputputStream來實(shí)現(xiàn)的，那么帶著剛剛的問題，我們來分析一下ArrayList中的writeObject 和 readObject 方法到底是如何被調(diào)用的呢？

為了節(jié)省篇幅，這里給出ObjectOutputStream的writeObject的調(diào)用棧：

writeObject ---> writeObject0 --->writeOrdinaryObject--->writeSerialData--->invokeWriteObject

這里看一下invokeWriteObject：

void invokeWriteObject(Object obj, ObjectOutputStream out)
        throws IOException, UnsupportedOperationException
    {
        if (writeObjectMethod != null) {
            try {
                writeObjectMethod.invoke(obj, new Object[]{ out });
            } catch (InvocationTargetException ex) {
                Throwable th = ex.getTargetException();
                if (th instanceof IOException) {
                    throw (IOException) th;
                } else {
                    throwMiscException(th);
                }
            } catch (IllegalAccessException ex) {
                // should not occur, as access checks have been suppressed
                throw new InternalError(ex);
            }
        } else {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    }

其中writeObjectMethod.invoke(obj, new Object[]{ out });是關(guān)鍵，通過反射的方式調(diào)用writeObjectMethod方法。官方是這么解釋這個writeObjectMethod的：

class-defined writeObject method, or null if none

在我們的例子中，這個方法就是我們在ArrayList中定義的writeObject方法。通過反射的方式被調(diào)用了。

至此，我們先試著來回答剛剛提出的問題：

如果一個類中包含writeObject 和 readObject 方法，那么這兩個方法是怎么被調(diào)用的?
答：在使用ObjectOutputStream的writeObject方法和ObjectInputStream的readObject方法時，會通過反射的方式調(diào)用。

為什么要實(shí)現(xiàn)Serializable

至此，我們已經(jīng)介紹完了ArrayList的序列化方式。那么，不知道有沒有人提出這樣的疑問：

Serializable明明就是一個空的接口，它是怎么保證只有實(shí)現(xiàn)了該接口的方法才能進(jìn)行序列化與反序列化的呢？

Serializable接口的定義：
public interface Serializable {
}
讀者可以嘗試把code 1中的繼承Serializable的代碼去掉，再執(zhí)行code 2，會拋出java.io.NotSerializableException。

其實(shí)這個問題也很好回答，我們再回到剛剛ObjectOutputStream的writeObject的調(diào)用棧：

writeObject ---> writeObject0 --->writeOrdinaryObject--->writeSerialData--->invokeWriteObject

writeObject0方法中有這么一段代碼：

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) {
                writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
            } else {
                if (extendedDebugInfo) {
                    throw new NotSerializableException(
                        cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
                } else {
                    throw new NotSerializableException(cl.getName());
                }
            }

在進(jìn)行序列化操作時，會判斷要被序列化的類是否是Enum、Array和Serializable類型，如果不是則直接拋出NotSerializableException。

序列化知識點(diǎn)總結(jié)

1、如果一個類想被序列化，需要實(shí)現(xiàn)Serializable接口。否則將拋出NotSerializableException異常，這是因?yàn)椋谛蛄谢僮鬟^程中會對類型進(jìn)行檢查，要求被序列化的類必須屬于Enum、Array和Serializable類型其中的任何一種。

2、通過ObjectOutputStream和ObjectInputStream對對象進(jìn)行序列化及反序列化

3、虛擬機(jī)是否允許反序列化，不僅取決于類路徑和功能代碼是否一致，一個非常重要的一點(diǎn)是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID）

序列化 ID 在 Eclipse 下提供了兩種生成策略，一個是固定的 1L，一個是隨機(jī)生成一個不重復(fù)的 long 類型數(shù)據(jù)（實(shí)際上是使用 JDK 工具生成），在這里有一個建議，如果沒有特殊需求，就是用默認(rèn)的 1L 就可以，這樣可以確保代碼一致時反序列化成功。那么隨機(jī)生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些時候，通過改變序列化 ID 可以用來限制某些用戶的使用。

4、序列化并不保存靜態(tài)變量。

5、要想將父類對象也序列化，就需要讓父類也實(shí)現(xiàn)Serializable 接口。

6、Transient 關(guān)鍵字的作用是控制變量的序列化，在變量聲明前加上該關(guān)鍵字，可以阻止該變量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 變量的值被設(shè)為初始值，如 int 型的是 0，對象型的是 null。

7、服務(wù)器端給客戶端發(fā)送序列化對象數(shù)據(jù)，對象中有一些數(shù)據(jù)是敏感的，比如密碼字符串等，希望對該密碼字段在序列化時，進(jìn)行加密，而客戶端如果擁有解密的密鑰，只有在客戶端進(jìn)行反序列化時，才可以對密碼進(jìn)行讀取，這樣可以一定程度保證序列化對象的數(shù)據(jù)安全。

8、在類中增加writeObject 和 readObject 方法可以實(shí)現(xiàn)自定義序列化策略

到此，相信大家對“Java序列化與反序列化怎么實(shí)現(xiàn)”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

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