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如何理解Java對象的序列化
Java平臺允許我們在內(nèi)存中創(chuàng)建可復(fù)用的Java對象，但一般情況下，只有當(dāng)JVM處于運行時，這些對象才可能存在，即，這些對象的生命周期不會比JVM的生命周期更長。但在現(xiàn)實應(yīng)用中，就可能要求在JVM停止運行之后能夠保存(持久化)指定的對象，并在將來重新讀取被保存的對象。Java對象序列化就能夠幫助我們實現(xiàn)該功能。下面是小編為大家?guī)淼娜绾卫斫釰ava對象的序列化，歡迎閱讀。
一、什么是Java對象序列化
Java平臺允許我們在內(nèi)存中創(chuàng)建可復(fù)用的Java對象，但一般情況下，只有當(dāng)JVM處于運行時，這些對象才可能存在，即，這些對象的生命周期不會比JVM的生命周期更長。但在現(xiàn)實應(yīng)用中，就可能要求在JVM停止運行之后能夠保存(持久化)指定的對象，并在將來重新讀取被保存的對象。Java對象序列化就能夠幫助我們實現(xiàn)該功能。
使用Java對象序列化，在保存對象時，會把其狀態(tài)保存為一組字節(jié)，在未來，再將這些字節(jié)組裝成對象。必須注意地是，對象序列化保存的是對象的”狀態(tài)”，即它的成員變量。由此可知，對象序列化不會關(guān)注類中的靜態(tài)變量。
除了在持久化對象時會用到對象序列化之外，當(dāng)使用RMI(遠(yuǎn)程方法調(diào)用)，或在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對象時，都會用到對象序列化。Java序列化API為處理對象序列化提供了一個標(biāo)準(zhǔn)機制，該API簡單易用，在本文的后續(xù)章節(jié)中將會陸續(xù)講到。
二、簡單示例
在Java中，只要一個類實現(xiàn)了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此處將創(chuàng)建一個可序列化的類Person，本文中的所有示例將圍繞著該類或其修改版。
Gender類，是一個枚舉類型，表示性別
Gender {
MALE, FEMALE
}
如果熟悉Java枚舉類型的話，應(yīng)該知道每個枚舉類型都會默認(rèn)繼承類java.lang.Enum，而該類實現(xiàn)了Serializable接口，所以枚舉類型對象都是默認(rèn)可以被序列化的。
Person類，實現(xiàn)了Serializable接口，它包含三個字段：name，String類型;age，Integer類型;gender，Gender類型。另外，還重寫該類的toString()方法，以方便打印Person實例中的內(nèi)容。
{
String name = ;
Integer age = ;
Gender gender = ;
() {
System.out.println();
}
(String name, Integer age, Gender gender) {
System.out.println();
.name = name;
.age = age;
.gender = gender;
}
String () {
name;
}
(String name) {
.name = name;
}
Integer () {
age;
}
(Integer age) {
.age = age;
}
Gender () {
gender;
}
(Gender gender) {
.gender = gender;
}
String () {
+ name + + age + + gender + ;
}
}
SimpleSerial，是一個簡單的序列化程序，它先將一個Person對象保存到文件person.out中，然后再從該文件中讀出被存儲的Person對象，并打印該對象。
SimpleSerial {
(String[] args) throws Exception {
File file = File();
ObjectOutputStream oout = ObjectOutputStream( FileOutputStream(file));
Person person = Person(, , Gender.MALE);
oout.writeObject(person);
oout.close();
ObjectInputStream oin = ObjectInputStream( FileInputStream(file));
Object newPerson = oin.readObject();
oin.close();
System..println(newPerson);
}
}
上述程序的輸出的結(jié)果為：
arg
[, 31, ]
此時必須注意的是，當(dāng)重新讀取被保存的Person對象時，并沒有調(diào)用Person的任何構(gòu)造器，看起來就像是直接使用字節(jié)將Person對象還原出來的。
當(dāng)Person對象被保存到person.out文件中之后，我們可以在其它地方去讀取該文件以還原對象，但必須確保該讀取程序CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在讀取Person對象時并沒有顯示地使用Person類，如上例所示)，否則會拋出ClassNotFoundException。
三、Serializable的作用
為什么一個類實現(xiàn)了Serializable接口，它就可以被序列化呢?在上節(jié)的示例中，使用ObjectOutputStream來持久化對象，在該類中有如下代碼：
(Object obj, unshared) IOException {
(obj String) {
writeString((String) obj, unshared);
} (cl.isArray()) {
writeArray(obj, desc, unshared);
} (obj Enum) {
writeEnum((Enum) obj, desc, unshared);
} (obj Serializable) {
writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
} {
(extendedDebugInfo) {
NotSerializableException(cl.getName() +
+ debugInfoStack.toString());
} {
NotSerializableException(cl.getName());
}
}
}
從上述代碼可知，如果被寫對象的類型是String，或數(shù)組，或Enum，或Serializable，那么就可以對該對象進(jìn)行序列化，否則將拋出NotSerializableException。
四、默認(rèn)序列化機制
如果僅僅只是讓某個類實現(xiàn)Serializable接口，而沒有其它任何處理的話，則就是使用默認(rèn)序列化機制。使用默認(rèn)機制，在序列化對象時，不僅會序列化當(dāng)前對象本身，還會對該對象引用的其它對象也進(jìn)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(fù)雜，開銷也較大。
五、影響序列化
在現(xiàn)實應(yīng)用中，有些時候不能使用默認(rèn)序列化機制。比如，希望在序列化過程中忽略掉敏感數(shù)據(jù)，或者簡化序列化過程。下面將介紹若干影響序列化的方法。
1、transient關(guān)鍵字
當(dāng)某個字段被聲明為transient后，默認(rèn)序列化機制就會忽略該字段。此處將Person類中的age字段聲明為transient，如下所示，
{
Integer age = ;
}
再執(zhí)行SimpleSerial應(yīng)用程序，會有如下輸出：
arg
[, , ]
可見，age字段未被序列化。
2、writeObject()方法與readObject()方法
對于上述已被聲明為transitive的字段age，除了將transitive關(guān)鍵字去掉之外，是否還有其它方法能使它再次可被序列化?方法之一就是在Person類中添加兩個方法：writeObject()與readObject()，如下所示：
{
Integer age = ;
(ObjectOutputStream out) IOException {
out.defaultWriteObject();
out.writeInt(age);
}
(ObjectInputStream in) IOException, ClassNotFoundException {
in.defaultReadObject();
age = in.readInt();
}
}
在writeObject()方法中會先調(diào)用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，該方法會執(zhí)行默認(rèn)的序列化機制，如5.1節(jié)所述，此時會忽略掉age字段。然后再調(diào)用writeInt()方法顯示地將age字段寫入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用則是針對對象的讀取，其原理與writeObject()方法相同。
再次執(zhí)行SimpleSerial應(yīng)用程序，則又會有如下輸出：
arg
[, 31, ]
必須注意地是，writeObject()與readObject()都是private方法，那么它們是如何被調(diào)用的呢?毫無疑問，是使用反射。詳情可見ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。
3、Externalizable接口
無論是使用transient關(guān)鍵字，還是使用writeObject()和readObject()方法，其實都是基于Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一個序列化接口–Externalizable，使用該接口之后，之前基于Serializable接口的序列化機制就將失效。此時將Person類修改成如下，
{
String name = ;
Integer age = ;
Gender gender = ;
() {
System.out.println();
}
(String name, Integer age, Gender gender) {
System.out.println();
.name = name;
.age = age;
.gender = gender;
}
(ObjectOutputStream out) IOException {
out.defaultWriteObject();
out.writeInt(age);
}
(ObjectInputStream in) IOException, ClassNotFoundException {
in.defaultReadObject();
age = in.readInt();
}
(ObjectOutput out) IOException {
}
(ObjectInput in) IOException, ClassNotFoundException {
}
}
此時再執(zhí)行SimpleSerial程序之后會得到如下結(jié)果：
arg
-
[, , ]
從該結(jié)果，一方面可以看出Person對象中任何一個字段都沒有被序列化。另一方面，如果細(xì)心的話，還可以發(fā)現(xiàn)這此次序列化過程調(diào)用了Person類的無參構(gòu)造器。
Externalizable繼承于Serializable，當(dāng)使用該接口時，序列化的細(xì)節(jié)需要由程序員去完成。如上所示的代碼，由于writeExternal()與readExternal()方法未作任何處理，那么該序列化行為將不會保存/讀取任何一個字段。這也就是為什么輸出結(jié)果中所有字段的值均為空。
另外，若使用Externalizable進(jìn)行序列化，當(dāng)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。這就是為什么在此次序列化過程中Person類的無參構(gòu)造器會被調(diào)用。由于這個原因，實現(xiàn)Externalizable接口的類必須要提供一個無參的構(gòu)造器，且它的訪問權(quán)限為public。
對上述Person類作進(jìn)一步的修改，使其能夠?qū)ame與age字段進(jìn)行序列化，但要忽略掉gender字段，如下代碼所示：
{
String name = ;
Integer age = ;
Gender gender = ;
() {
System.out.println();
}
(String name, Integer age, Gender gender) {
System.out.println();
.name = name;
.age = age;
.gender = gender;
}
(ObjectOutputStream out) IOException {
out.defaultWriteObject();
out.writeInt(age);
}
(ObjectInputStream in) IOException, ClassNotFoundException {
in.defaultReadObject();
age = in.readInt();
}
(ObjectOutput out) IOException {
out.writeObject(name);
out.writeInt(age);
}
(ObjectInput in) IOException, ClassNotFoundException {
name = (String) in.readObject();
age = in.readInt();
}
}
執(zhí)行SimpleSerial之后會有如下結(jié)果：
arg
-
[, 31, ]
4、readResolve()方法
當(dāng)我們使用Singleton模式時，應(yīng)該是期望某個類的實例應(yīng)該是唯一的，但如果該類是可序列化的，那么情況可能會略有不同。此時對第2節(jié)使用的Person類進(jìn)行修改，使其實現(xiàn)Singleton模式，如下所示：
{
{
Person instatnce = Person(, , Gender.MALE);
}
Person () {
InstanceHolder.instatnce;
}
String name = ;
Integer age = ;
Gender gender = ;
() {
System.out.println();
}
(String name, Integer age, Gender gender) {
System.out.println();
.name = name;
.age = age;
.gender = gender;
}
}
同時要修改SimpleSerial應(yīng)用，使得能夠保存/獲取上述單例對象，并進(jìn)行對象相等性比較，如下代碼所示：
SimpleSerial {
(String[] args) throws Exception {
File file = File();
ObjectOutputStream oout = ObjectOutputStream( FileOutputStream(file));
//URL：
oout.writeObject(Person.getInstance());
oout.close();
ObjectInputStream oin = ObjectInputStream( FileInputStream(file));
Object newPerson = oin.readObject();
oin.close();
System..println(newPerson);
System..println(Person.getInstance() == newPerson);
}
}
執(zhí)行上述應(yīng)用程序后會得到如下結(jié)果：
arg
[, 31, ]
值得注意的是，從文件person.out中獲取的Person對象與Person類中的單例對象并不相等。為了能在序列化過程仍能保持單例的特性，可以在Person類中添加一個readResolve()方法，在該方法中直接返回Person的單例對象，如下所示：
{
{
Person instatnce = Person(, , Gender.MALE);
}
Person () {
InstanceHolder.instatnce;
}
String name = ;
Integer age = ;
Gender gender = ;
() {
System.out.println();
}
(String name, Integer age, Gender gender) {
System.out.println();
.name = name;
.age = age;
.gender = gender;
}
Object () ObjectStreamException {
InstanceHolder.instatnce;
}
}
再次執(zhí)行本節(jié)的SimpleSerial應(yīng)用后將有如下輸出：
arg
[, 31, ]
無論是實現(xiàn)Serializable接口，或是Externalizable接口，當(dāng)從I/O流中讀取對象時，readResolve()方法都會被調(diào)用到。實際上就是用readResolve()中返回的對象直接替換在反序列化過程中創(chuàng)建的對象，而被創(chuàng)建的對象則會被垃圾回收掉。
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