初遇

序列化是一種對象持久化的手段。普遍應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)傳輸、RMI等場景中。本文通過分析ArrayList的序列化來介紹Java序列化的相關(guān)內(nèi)容。主要涉及到以下幾個問題：

• 怎么實現(xiàn)Java的序列化
• 為什么實現(xiàn)了java.io.Serializable接口才能被序列化
• transient的作用是什么
• 怎么自定義序列化策略
• 自定義的序列化策略是如何被調(diào)用的
• ArrayList對序列化的實現(xiàn)有什么好處

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。

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(jī)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。

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 accessprivate int size; }

如何對Java對象進(jìn)行序列化與反序列化

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。這里先來一段代碼：

code 1 創(chuàng)建一個User類，用于序列化及反序列化

package com.hollis; import java.io.Serializable; import java.util.Date;/*** Created by hollis on 16/2/2.*/ public class User implements Serializable{private String name;private int age;private Date birthday;private transient String gender;private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Date getBirthday() {return birthday;}public void setBirthday(Date birthday) {this.birthday = birthday;}public String getGender() {return gender;}public void setGender(String gender) {this.gender = gender;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '/'' +", age=" + age +", gender=" + gender +", birthday=" + birthday +'}';} }

code 2 對User進(jìn)行序列化及反序列化的Demo

package com.hollis; import org.apache.commons.io.FileUtils; import org.apache.commons.io.IOUtils; import java.io.*; import java.util.Date;/*** Created by hollis on 16/2/2.*/ public class SerializableDemo {public static void main(String[] args) {//Initializes The ObjectUser user = new User();user.setName("hollis");user.setGender("male");user.setAge(23);user.setBirthday(new Date());System.out.println(user);//Write Obj to FileObjectOutputStream oos = null;try {oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile"));oos.writeObject(user);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {IOUtils.closeQuietly(oos);}//Read Obj from FileFile file = new File("tempFile");ObjectInputStream ois = null;try {ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));User newUser = (User) ois.readObject();System.out.println(newUser);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();} finally {IOUtils.closeQuietly(ois);try {FileUtils.forceDelete(file);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}} } //output //User{name='hollis', age=23, gender=male, birthday=Tue Feb 02 17:37:38 CST 2016} //User{name='hollis', age=23, gender=null, birthday=Tue Feb 02 17:37:38 CST 2016}

序列化及反序列化相關(guān)知識

1、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。

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是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID ）

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。

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

code 3

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 accessprivate 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。因為elementData是 transient 的，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，驗證一下我們的想法：

code 4

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {List<String> stringList = new ArrayList<String>();stringList.add("hello");stringList.add("world");stringList.add("hollis");stringList.add("chuang");System.out.println("init StringList" + stringList);ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("stringlist"));objectOutputStream.writeObject(stringList);IOUtils.close(objectOutputStream);File file = new File("stringlist");ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));List<String> newStringList = (List<String>)objectInputStream.readObject();IOUtils.close(objectInputStream);if(file.exists()){file.delete();}System.out.println("new StringList" + newStringList);} //init StringList[hello, world, hollis, chuang] //new StringList[hello, world, hollis, chuang]

了解ArrayList的人都知道，ArrayList底層是通過數(shù)組實現(xiàn)的。那么數(shù)組 elementData 其實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現(xiàn)：

code 5

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;// Read in size, and any hidden stuffs.defaultReadObject();// Read in capacitys.readInt(); // ignoredif (size > 0) {// be like clone(), allocate array based upon size not capacityensureCapacityInternal(size);Object[] a = elementData;// Read in all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {a[i] = s.readObject();}}}

code 6

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException{// Write out element count, and any hidden stuffint 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要用這種方式來實現(xiàn)序列化呢？

why transient

ArrayList實際上是動態(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。

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 suppressedthrow 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。

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 。

總結(jié)

1、如果一個類想被序列化，需要實現(xiàn)Serializable接口。否則將拋出 NotSerializableException 異常，這是因為，在序列化操作過程中會對類型進(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、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。

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

出處：http://www.cnblogs.com/Qian123/articles/5665671.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java基础提升篇：深入分析Java的序列化与反序列化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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