前言

相信大家日常開發(fā)中，經(jīng)常看到Java對(duì)象“implements Serializable”。那么，它到底有什么用呢？本文從以下幾個(gè)角度來解析序列這一塊知識(shí)點(diǎn)~

• 什么是Java序列化？

• 為什么需要序列化？

• 序列化用途

• Java序列化常用API

• 序列化的使用

• 序列化底層

• 日常開發(fā)序列化的注意點(diǎn)

• 序列化常見面試題

一、什么是Java序列化？

• 序列化：把Java對(duì)象轉(zhuǎn)換為字節(jié)序列的過程

• 反序列：把字節(jié)序列恢復(fù)為Java對(duì)象的過程?

二、為什么需要序列化？

Java對(duì)象是運(yùn)行在JVM的堆內(nèi)存中的，如果JVM停止后，它的生命也就戛然而止。

如果想在JVM停止后，把這些對(duì)象保存到磁盤或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪贿h(yuǎn)程機(jī)器，怎么辦呢？磁盤這些硬件可不認(rèn)識(shí)Java對(duì)象，它們只認(rèn)識(shí)二進(jìn)制這些機(jī)器語言，所以我們就要把這些對(duì)象轉(zhuǎn)化為字節(jié)數(shù)組，這個(gè)過程就是序列化啦~

打個(gè)比喻，作為大城市漂泊的碼農(nóng)，搬家是常態(tài)。當(dāng)我們搬書桌時(shí)，桌子太大了就通不過比較小的門，因此我們需要把它拆開再搬過去，這個(gè)拆桌子的過程就是序列化。而我們把書桌復(fù)原回來（安裝）的過程就是反序列化啦。

三、序列化用途

序列化使得對(duì)象可以脫離程序運(yùn)行而獨(dú)立存在，它主要有兩種用途：

• 1） 序列化機(jī)制可以讓對(duì)象地保存到硬盤上，減輕內(nèi)存壓力的同時(shí)，也起了持久化的作用；

比如 Web服務(wù)器中的Session對(duì)象，當(dāng)有 10+萬用戶并發(fā)訪問的，就有可能出現(xiàn)10萬個(gè)Session對(duì)象，內(nèi)存可能消化不良，于是Web容器就會(huì)把一些seesion先序列化到硬盤中，等要用了，再把保存在硬盤中的對(duì)象還原到內(nèi)存中。

• 2） 序列化機(jī)制讓Java對(duì)象在網(wǎng)絡(luò)傳輸不再是天方夜譚。

我們在使用Dubbo遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)框架時(shí)，需要把傳輸?shù)腏ava對(duì)象實(shí)現(xiàn)Serializable接口，即讓Java對(duì)象序列化，因?yàn)檫@樣才能讓對(duì)象在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

四、Java序列化常用API

java.io.ObjectOutputStream java.io.ObjectInputStream java.io.Serializable java.io.Externalizable

Serializable 接口

Serializable接口是一個(gè)標(biāo)記接口，沒有方法或字段。一旦實(shí)現(xiàn)了此接口，就標(biāo)志該類的對(duì)象就是可序列化的。

public interface Serializable { }

Externalizable 接口

Externalizable繼承了Serializable接口，還定義了兩個(gè)抽象方法：writeExternal()和readExternal()，如果開發(fā)人員使用Externalizable來實(shí)現(xiàn)序列化和反序列化，需要重寫writeExternal()和readExternal()方法

public interface Externalizable extends java.io.Serializable {void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException;void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException; }

java.io.ObjectOutputStream類

表示對(duì)象輸出流，它的writeObject(Object obj)方法可以對(duì)指定obj對(duì)象參數(shù)進(jìn)行序列化，再把得到的字節(jié)序列寫到一個(gè)目標(biāo)輸出流中。

java.io.ObjectInputStream

表示對(duì)象輸入流， 它的readObject()方法，從輸入流中讀取到字節(jié)序列，反序列化成為一個(gè)對(duì)象，最后將其返回。

五、序列化的使用

序列化如何使用？來看一下，序列化的使用的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)吧：

• 聲明一個(gè)實(shí)體類，實(shí)現(xiàn)Serializable接口

• 使用ObjectOutputStream類的writeObject方法，實(shí)現(xiàn)序列化

• 使用ObjectInputStream類的readObject方法，實(shí)現(xiàn)反序列化

聲明一個(gè)Student類，實(shí)現(xiàn)Serializable

public class Student implements Serializable {private Integer age;private String name;public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;} }

使用ObjectOutputStream類的writeObject方法，對(duì)Student對(duì)象實(shí)現(xiàn)序列化

把Student對(duì)象設(shè)置值后，寫入一個(gè)文件，即序列化，哈哈~

ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream( new FileOutputStream("D:\\text.out")); Student student = new Student(); student.setAge(25); student.setName("jayWei"); objectOutputStream.writeObject(student); objectOutputStream.flush(); objectOutputStream.close();

看看序列化的可愛模樣吧，test.out文件內(nèi)容如下（使用UltraEdit打開）：

使用ObjectInputStream類的readObject方法，實(shí)現(xiàn)反序列化，重新生成student對(duì)象

再把test.out文件讀取出來，反序列化為Student對(duì)象

ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:\\text.out")); Student student = (Student) objectInputStream.readObject(); System.out.println("name="+student.getName());

六、序列化底層

Serializable底層

Serializable接口，只是一個(gè)空的接口，沒有方法或字段，為什么這么神奇，實(shí)現(xiàn)了它就可以讓對(duì)象序列化了？

public interface Serializable { }

為了驗(yàn)證Serializable的作用，把以上demo的Student對(duì)象，去掉實(shí)現(xiàn)Serializable接口，看序列化過程怎樣吧~

序列化過程中拋出異常啦，堆棧信息如下：

Exception in thread "main" java.io.NotSerializableException: com.example.demo.Studentat java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184)at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348)at com.example.demo.Test.main(Test.java:13)

順著堆棧信息看一下，原來有重大發(fā)現(xiàn)，如下~原來底層是這樣：ObjectOutputStream 在序列化的時(shí)候，會(huì)判斷被序列化的Object是哪一種類型，String？array？enum？還是 Serializable，如果都不是的話，拋出 NotSerializableException異常。所以呀，Serializable真的只是一個(gè)標(biāo)志，一個(gè)序列化標(biāo)志~

writeObject（Object）

序列化的方法就是writeObject，基于以上的demo，我們來分析一波它的核心方法調(diào)用鏈吧~（建議大家也去debug看一下這個(gè)方法，感興趣的話）

writeObject直接調(diào)用的就是writeObject0（）方法，

public final void writeObject(Object obj) throws IOException {......writeObject0(obj, false);...... }

writeObject0 主要實(shí)現(xiàn)是對(duì)象的不同類型，調(diào)用不同的方法寫入序列化數(shù)據(jù)，這里面如果對(duì)象實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，就調(diào)用writeOrdinaryObject()方法~

private void writeObject0(Object obj, boolean unshared)throws IOException{......//String類型if (obj instanceof String) {writeString((String) obj, unshared);//數(shù)組類型} else if (cl.isArray()) {writeArray(obj, desc, unshared);//枚舉類型} else if (obj instanceof Enum) {writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);//Serializable實(shí)現(xiàn)序列化接口} else if (obj instanceof Serializable) {writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);} else{//其他情況會(huì)拋異常~if (extendedDebugInfo) {throw new NotSerializableException(cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());} else {throw new NotSerializableException(cl.getName());}}......

writeOrdinaryObject()會(huì)先調(diào)用writeClassDesc(desc)，寫入該類的生成信息，然后調(diào)用writeSerialData方法,寫入序列化數(shù)據(jù)

private void writeOrdinaryObject(Object obj,ObjectStreamClass desc,boolean unshared)throws IOException{......//調(diào)用ObjectStreamClass的寫入方法writeClassDesc(desc, false);// 判斷是否實(shí)現(xiàn)了Externalizable接口if (desc.isExternalizable() && !desc.isProxy()) {writeExternalData((Externalizable) obj);} else {//寫入序列化數(shù)據(jù)writeSerialData(obj, desc);}.....}

writeSerialData（）實(shí)現(xiàn)的就是寫入被序列化對(duì)象的字段數(shù)據(jù)，它會(huì)調(diào)用defaultWriteFields方法

private void writeSerialData(Object obj, ObjectStreamClass desc)throws IOException{for (int i = 0; i < slots.length; i++) {if (slotDesc.hasWriteObjectMethod()) {//如果被序列化的對(duì)象自定義實(shí)現(xiàn)了writeObject()方法，則執(zhí)行這個(gè)代碼塊slotDesc.invokeWriteObject(obj, this);} else {// 調(diào)用默認(rèn)的方法寫入實(shí)例數(shù)據(jù)defaultWriteFields(obj, slotDesc);}}}

defaultWriteFields（）方法，獲取類的基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)，直接寫入底層字節(jié)容器；獲取類的obj類型數(shù)據(jù)，循環(huán)遞歸調(diào)用writeObject0()方法，寫入數(shù)據(jù)~

private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc)throws IOException{ // 獲取類的基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)，保存到primVals字節(jié)數(shù)組desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);//primVals的基本類型數(shù)據(jù)寫到底層字節(jié)容器bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);// 獲取對(duì)應(yīng)類的所有字段對(duì)象ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];int numPrimFields = fields.length - objVals.length;// 獲取類的obj類型數(shù)據(jù)，保存到objVals字節(jié)數(shù)組desc.getObjFieldValues(obj, objVals);//對(duì)所有Object類型的字段,循環(huán)for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {......//遞歸調(diào)用writeObject0()方法，寫入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)writeObject0(objVals[i],fields[numPrimFields + i].isUnshared());......}}

七、日常開發(fā)序列化的一些注意點(diǎn)

• static靜態(tài)變量和transient 修飾的字段是不會(huì)被序列化的

• serialVersionUID問題

• 如果某個(gè)序列化類的成員變量是對(duì)象類型，則該對(duì)象類型的類必須實(shí)現(xiàn)序列化

• 子類實(shí)現(xiàn)了序列化，父類沒有實(shí)現(xiàn)序列化，父類中的字段會(huì)丟失~

static靜態(tài)變量和transient 修飾的字段是不會(huì)被序列化的

static靜態(tài)變量和transient 修飾的字段是不會(huì)被序列化的,我們來看例子分析一波~ Student類加了一個(gè)類變量gender和一個(gè)transient修飾的字段specialty

public class Student implements Serializable {private Integer age;private String name;public static String gender = "男";transient String specialty = "計(jì)算機(jī)專業(yè)";public String getSpecialty() {return specialty;}public void setSpecialty(String specialty) {this.specialty = specialty;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"age=" + age + ", name='" + name + '\'' + ", gender='" + gender + '\'' + ", specialty='" + specialty + '\'' +'}';}......

打印學(xué)生對(duì)象，序列化到文件，接著修改靜態(tài)變量的值，再反序列化，輸出反序列化后的對(duì)象~運(yùn)行結(jié)果：

序列化前Student{age=25, name='jayWei', gender='男', specialty='計(jì)算機(jī)專業(yè)'} 序列化后Student{age=25, name='jayWei', gender='女', specialty='null'}

對(duì)比結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：

• 1）序列化前的靜態(tài)變量性別明明是‘男’，序列化后再在程序中修改，反序列化后卻變成‘女’了，what？顯然這個(gè)靜態(tài)屬性并沒有進(jìn)行序列化。其實(shí)，靜態(tài)（static）成員變量是屬于類級(jí)別的，而序列化是針對(duì)對(duì)象的~所以不能序列化哦。

• 2）經(jīng)過序列化和反序列化過程后，specialty字段變量值由'計(jì)算機(jī)專業(yè)'變?yōu)榭樟?#xff0c;為什么呢？其實(shí)是因?yàn)閠ransient關(guān)鍵字，它可以阻止修飾的字段被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 字段的值被設(shè)為初始值，比如int型的值會(huì)被設(shè)置為 0，對(duì)象型初始值會(huì)被設(shè)置為null。

serialVersionUID問題

serialVersionUID 表面意思就是序列化版本號(hào)ID，其實(shí)每一個(gè)實(shí)現(xiàn)Serializable接口的類，都有一個(gè)表示序列化版本標(biāo)識(shí)符的靜態(tài)變量，或者默認(rèn)等于1L，或者等于對(duì)象的哈希碼。

private static final long serialVersionUID = -6384871967268653799L;

serialVersionUID有什么用？

JAVA序列化的機(jī)制是通過判斷類的serialVersionUID來驗(yàn)證版本是否一致的。在進(jìn)行反序列化時(shí)，JVM會(huì)把傳來的字節(jié)流中的serialVersionUID和本地相應(yīng)實(shí)體類的serialVersionUID進(jìn)行比較，如果相同，反序列化成功，如果不相同，就拋出InvalidClassException異常。

接下來，我們來驗(yàn)證一下吧，修改一下Student類，再反序列化操作

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: com.example.demo.Student; local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 3096644667492403394, local class serialVersionUID = 4429793331949928814at java.io.ObjectStreamClass.initNonProxy(ObjectStreamClass.java:687)at java.io.ObjectInputStream.readNonProxyDesc(ObjectInputStream.java:1876)at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1745)at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:2033)at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1567)at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:427)at com.example.demo.Test.main(Test.java:20)

從日志堆棧異常信息可以看到，文件流中的class和當(dāng)前類路徑中的class不同了，它們的serialVersionUID不相同，所以反序列化拋出InvalidClassException異常。那么，如果確實(shí)需要修改Student類，又想反序列化成功，怎么辦呢？可以手動(dòng)指定serialVersionUID的值，一般可以設(shè)置為1L，或者讓我們的編輯器IDE生成

private static final long serialVersionUID = -6564022808907262054L;

實(shí)際上，阿里開發(fā)手冊，強(qiáng)制要求序列化類新增屬性時(shí)，不能修改serialVersionUID字段~

如果某個(gè)序列化類的成員變量是對(duì)象類型，則該對(duì)象類型的類必須實(shí)現(xiàn)序列化

給Student類添加一個(gè)Teacher類型的成員變量，其中Teacher是沒有實(shí)現(xiàn)序列化接口的

public class Student implements Serializable {private Integer age;private String name;private Teacher teacher;... } //Teacher 沒有實(shí)現(xiàn) public class Teacher { ...... }

序列化運(yùn)行，就報(bào)NotSerializableException異常啦

Exception in thread "main" java.io.NotSerializableException: com.example.demo.Teacherat java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184)at java.io.ObjectOutputStream.defaultWriteFields(ObjectOutputStream.java:1548)at java.io.ObjectOutputStream.writeSerialData(ObjectOutputStream.java:1509)at java.io.ObjectOutputStream.writeOrdinaryObject(ObjectOutputStream.java:1432)at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1178)at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348)at com.example.demo.Test.main(Test.java:16)

其實(shí)這個(gè)可以在上小節(jié)的底層源碼分析找到答案，一個(gè)對(duì)象序列化過程，會(huì)循環(huán)調(diào)用它的Object類型字段，遞歸調(diào)用序列化的，也就是說，序列化Student類的時(shí)候，會(huì)對(duì)Teacher類進(jìn)行序列化，但是對(duì)Teacher沒有實(shí)現(xiàn)序列化接口，因此拋出NotSerializableException異常。所以如果某個(gè)序列化類的成員變量是對(duì)象類型，則該對(duì)象類型的類必須實(shí)現(xiàn)序列化

子類實(shí)現(xiàn)了Serializable，父類沒有實(shí)現(xiàn)Serializable接口的話，父類不會(huì)被序列化。

子類Student實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，父類User沒有實(shí)現(xiàn)Serializable接口

//父類實(shí)現(xiàn)了Serializable接口 public class Student extends User implements Serializable {private Integer age;private String name; } //父類沒有實(shí)現(xiàn)Serializable接口 public class User {String userId; } Student student = new Student(); student.setAge(25); student.setName("jayWei"); student.setUserId("1"); ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\text.out")); objectOutputStream.writeObject(student); objectOutputStream.flush(); objectOutputStream.close(); //反序列化結(jié)果 ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:\\text.out")); Student student1 = (Student) objectInputStream.readObject(); System.out.println(student1.getUserId()); //output /*** null*/

從反序列化結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，父類屬性值丟失了。因此子類實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，父類沒有實(shí)現(xiàn)Serializable接口的話，父類不會(huì)被序列化。

八、序列化常見面試題

• 序列化的底層是怎么實(shí)現(xiàn)的？

• 序列化時(shí)，如何讓某些成員不要序列化？

• 在 Java 中,Serializable 和 Externalizable 有什么區(qū)別

• serialVersionUID有什么用？

• 是否可以自定義序列化過程, 或者是否可以覆蓋 Java 中的默認(rèn)序列化過程？

• 在 Java 序列化期間,哪些變量未序列化？

1.序列化的底層是怎么實(shí)現(xiàn)的？

本文第六小節(jié)可以回答這個(gè)問題，如回答Serializable關(guān)鍵字作用，序列化標(biāo)志啦，源碼中，它的作用啦~還有，可以回答writeObject幾個(gè)核心方法，如直接寫入基本類型，獲取obj類型數(shù)據(jù)，循環(huán)遞歸寫入，哈哈~

2.序列化時(shí)，如何讓某些成員不要序列化？

可以用transient關(guān)鍵字修飾，它可以阻止修飾的字段被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 字段的值被設(shè)為初始值，比如int型的值會(huì)被設(shè)置為 0，對(duì)象型初始值會(huì)被設(shè)置為null。

3.在Java中,Serializable 和 Externalizable 有什么區(qū)別

Externalizable繼承了Serializable，給我們提供 writeExternal() 和 readExternal() 方法, 讓我們可以控制 Java的序列化機(jī)制, 不依賴于Java的默認(rèn)序列化。正確實(shí)現(xiàn) Externalizable 接口可以顯著提高應(yīng)用程序的性能。

4.serialVersionUID有什么用？

可以看回本文第七小節(jié)哈，JAVA序列化的機(jī)制是通過判斷類的serialVersionUID來驗(yàn)證版本是否一致的。在進(jìn)行反序列化時(shí)，JVM會(huì)把傳來的字節(jié)流中的serialVersionUID和本地相應(yīng)實(shí)體類的serialVersionUID進(jìn)行比較，如果相同，反序列化成功，如果不相同，就拋出InvalidClassException異常。

5.是否可以自定義序列化過程, 或者是否可以覆蓋 Java 中的默認(rèn)序列化過程？

可以的。我們都知道,對(duì)于序列化一個(gè)對(duì)象需調(diào)用 ObjectOutputStream.writeObject(saveThisObject), 并用 ObjectInputStream.readObject() 讀取對(duì)象, 但 Java 虛擬機(jī)為你提供的還有一件事, 是定義這兩個(gè)方法。如果在類中定義這兩種方法, 則 JVM 將調(diào)用這兩種方法, 而不是應(yīng)用默認(rèn)序列化機(jī)制。同時(shí)，可以聲明這些方法為私有方法，以避免被繼承、重寫或重載。

6.在Java序列化期間,哪些變量未序列化？

static靜態(tài)變量和transient 修飾的字段是不會(huì)被序列化的。靜態(tài)（static）成員變量是屬于類級(jí)別的，而序列化是針對(duì)對(duì)象的。transient關(guān)鍵字修飾字段，可以阻止該字段被序列化到文件中。

參考與感謝

• Java基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)——Java對(duì)象的序列化和反序列化?https://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3777987.html

• 10個(gè)艱難的Java面試題與答案?https://segmentfault.com/a/1190000019962661

最后，再附上我歷時(shí)三個(gè)月總結(jié)的?Java 面試 + Java 后端技術(shù)學(xué)習(xí)指南，這是本人這幾年及春招的總結(jié)，目前，已經(jīng)拿到了騰訊等大廠offer，拿去不謝，github 地址：https://github.com/OUYANGSIHAI/JavaInterview

這么辛苦總結(jié)，給個(gè)star好不好。?點(diǎn)擊閱讀原文，直達(dá)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java程序员必备：序列化全方位解析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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