Java基礎之對象序列化

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1. 什麼是Java對象序列化
Java平台允許我們在記憶體中建立可複用的Java對象，但一般情況下，只有當JVM處於運行時，這些對象才可能存在，即，這些對象的生命週期不會比JVM的生命週期更長。但在現實應用中，就可能要求在JVM停止運行之後能夠儲存(持久化)指定的對象，並在將來重新讀取被儲存的對象。Java對象序列化就能夠協助我們實現該功能。
使用Java對象序列化，在儲存對象時，會把其狀態儲存為一組位元組，在未來，再將這些位元組組裝成對象。必須注意地是，對象序列化儲存的是對象的"狀態"，即它的成員變數。由此可知，對象序列化不會關注類中的靜態變數。
除了在持久化對象時會用到對象序列化之外，當使用RMI(遠程方法調用)，或在網路中傳遞對象時，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準機制。在Java中，只要一個類實現了java.io.Serializable介面，那麼它就可以被序列化。

2.JDK中序列化的方法

2.1序列化例子

實現java.io.Serializable或Externalizable介面，後者繼承前者，聲明不用系統預設的序列化方法， 程式員自己編寫序列化寫讀方法。

public class SimpleSerial {    public static void main(String[] args) throws Exception {        File file = new File("person.out");        ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));        Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);        oout.writeObject(person);        oout.close();        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));        Object newPerson = oin.readObject(); // 沒有強制轉換到Person類型        oin.close();        System.out.println(newPerson);    }}

當重新讀取被儲存的Person對象時，並沒有調用Person的任何構造器，看起來就像是直接使用位元組將Person對象還原出來的。
當Person對象被儲存到person.out檔案中之後，我們可以在其它地方去讀取該檔案以還原對象，但必須確保該讀取程式的CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在讀取Person對象時並沒有顯示地使用Person類，如上例所示)，否則會拋出ClassNotFoundException。

2.2序列化ID問題

虛擬機器是否允許還原序列化，不僅取決於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 = 1L）。如果不指定序列化ID，JAVA會用指紋摘要演算法自動為該class產生一個預設ID，在類添加修改欄位時，序列化ID自動改變，再還原序列化之前的類就會失敗，包序列化ID不同的錯誤，因此必鬚根據需要指定序列化ID，如果ID不變，則類欄位有添加改動等時依然相容還原序列化之前的檔案，反之不想相容之前的，將ID設為不同即可。

2.3Serializable的作用

為什麼一個類實現了Serializable介面，它就可以被序列化呢？一般類繼承該介面後，才可使用ObjectOutputStream來持久化對象，否則調會報不能序列writeObject0時會化異常，

private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {        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());        }    }    }

從上述代碼可知，如果被寫對象的類型是String，或數組，或Enum，或Serializable，那麼就可以對該對象進行序列化，否則將拋出NotSerializableException。

如果僅僅只是讓某個類實現Serializable介面，而沒有其它任何處理的話，則就是使用預設序列化機制。使用預設機制，在序列化對象時，不僅會序列化當前對象本身，還會對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數是容器類對象，而這些容器所含有的元素也是容器類對象，那麼這個序列化的過程就會較複雜，開銷也較大。

2.4影響序列化的方法
在現實應用中，有些時候不能使用預設序列化機制。比如，希望在序列化過程中忽略掉敏感性資料，或者簡化序列化過程。

（1）transient關鍵字

當某個欄位被聲明為transient後，預設序列化機制就會忽略該欄位。此處將Person類中的age欄位聲明為transient

（2）writeObject()方法與readObject()方法

對於上述已被聲明為transitive的欄位age，除了將transitive關鍵字去掉之外，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：

public class Person implements Serializable {        transient private Integer age = null;        private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {        out.defaultWriteObject();        out.writeInt(age);    }    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {        in.defaultReadObject();        age = in.readInt();    }}

在writeObject()方法中會先調用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，該方法會執行預設的序列化機制，此時會忽略掉age欄位。然後再調用writeInt()方法顯示地將age欄位寫入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用則是針對對象的讀取，其原理與writeObject()方法相同。必須注意地是，writeObject()與readObject()都是private方法，被ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData用反射調用。

（3）Externalizable介面
    無論是使用transient關鍵字，還是使用writeObject()和readObject()方法，其實都是基於Serializable介面的序列化。JDK中提供了另一個序列化介面--Externalizable，使用該介面之後，之前基於Serializable介面的序列化機制就將失效。使用Externalizable進行序列化，當讀取對象時，會調用被序列化類別的無參構造器去建立一個新的對象，然後再將被儲存對象的欄位的值分別填充到新對象中。因此實現Externalizable介面的類必須要提供一個無參的構造器，且它的存取權限為public。然後被序列化對象重載writeExternal()與readExternal()方法實現序列化還原序列化操作。

public class Person implements Externalizable {    private String name = null;    transient private Integer age = null;    ……    @Override    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {        out.writeObject(name);        out.writeInt(age);    }    @Override    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {        name = (String) in.readObject();        age = in.readInt();    }    }

（4）readResolve()方法
當我們使用Singleton模式時，應該是期望某個類的執行個體應該是唯一的，但如果該類是可序列化的，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單例對象。無論是實現Serializable介面，或是Externalizable介面，當從I/O流中讀取對象時，readResolve()方法都會被調用到。實際上就是用readResolve()中返回的對象直接替換在還原序列化過程中建立的對象，而被建立的對象則會被記憶體回收掉。

public class Person implements Serializable {    private static class InstanceHolder {        private static final Person instatnce = new Person("John", 31, Gender.MALE);    }    public static Person getInstance() {        return InstanceHolder.instatnce;    }……    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {        return InstanceHolder.instatnce;    }    }

3、注意事項

a）當一個父類實現序列化，子類自動實現序列化，不需要顯式實現Serializable介面；
b）當一個對象的執行個體變數引用其他對象，序列化該對象時也把引用對象進行序列化；
c）並非所有的對象都可以序列化，,至於為什麼不可以，有很多原因了,比如：

1.安全方面的原因，比如一個對象擁有private，public等field，對於一個要傳輸的對象，比如寫到檔案，或者進行rmi傳輸 等等，在序列化進行傳輸的過程中，這個對象的private等域是不受保護的。
2. 資源分派方面的原因，比如socket，thread類，如果可以序列化，進行傳輸或者儲存，也無法對他們進行重新的資源分 配，而且，也是沒有必要這樣實現
把一個對象完全轉成位元組序列，方便傳輸。

理解Java對象序列化

Java基礎之對象序列化