Java序列化和反序列化

本文详细介绍了Java序列化的过程,包括对象的序列化和反序列化,以及如何通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream实现。同时,强调了序列化时的注意事项,如实现Serializable接口、静态属性和transient关键字的使用。还讨论了Java序列化存在的不足,如跨语言限制和安全问题,并提到了常用的序列化替代方案如JSON和protobuf。

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1、是什么?

序列化:就是把 Java 对象转换成字节序列的过程;
反序列化:就是把字节序列恢复为 Java 对象的过程;

2、为什么?

Java 序列化机制的作用:
(1)可以把对象以字节序列的方式持久化保存到到文件中;
(2)可以将对象以字节序列的方式在网络上进行传输;

3、怎么用?

  • 对于基本数据类型:都是可序列化的;
  • 对于引用数据类型:一个Java对象要想实现序列化,必须实现 java.io.Serializable 接口,该接口是一个标记接口,内部没有定义任何方法;
/**
 * ...
 * @author  unascribed
 * @see java.io.ObjectOutputStream
 * @see java.io.ObjectInputStream
 * @see java.io.ObjectOutput
 * @see java.io.ObjectInput
 * @see java.io.Externalizable
 * @since   JDK1.1
 */
public interface Serializable {
}

Java 中通过对象输入输出流来实现序列化和反序列化:

  • java.io.ObjectOutputStream 类实现对象的序列化;
  • java.io.ObjectInputStream 类实现反序列化回对象;

示例:
下面是实现了序列化接口的 Person 类和一个实现序列化接口的 Car 类:

@Getter
@Setter
@ToString
public class Person implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    String name;
    int age;
    private Float height;
    //另一个对象
    List<Car> cars;
    //静态属性
    static String color = "unknown";
    //被 transient 修饰的属性
    transient Double salary;
}
@Getter
@Setter
@ToString
public class Car implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 111L;

    private String brand;
    private Double price;
}

下面通过 ObjectOutputStream 将 Person 类的对象序列化后保存到 person.ser 文件中;

    @Test
    public void testSerialize() {
        //1、定义一个 Person 对象,并设置属性值
        Person person = new Person();
        person.setName("小明");
        person.setAge(25);
        person.setHeight(175.50f);
        person.setSalary(6700.00);
        Car car = new Car();
        car.setBrand("BMW");
        car.setPrice(200000.23);
        Car car2 = new Car();
        car2.setBrand("BYD");
        car2.setPrice(150000.5);
        List<Car> cars = new ArrayList<>();
        cars.add(car);
        cars.add(car2);
        person.setCars(cars);
        System.out.println("序列化对象: " + person);
        System.out.println("color: " + Person.color);

        //2、使用 ObjectOutputStream 将对象序列化后保存到文件中
        FileOutputStream os = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        try {
            os = new FileOutputStream("person.ser");
            oos = new ObjectOutputStream(os);
            oos.writeObject(person);
            oos.flush();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (oos != null) {
                    oos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (os != null) {
                    os.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

//打印结果:
序列化对象: Person(name=小明, age=25, height=175.5, cars=[Car(brand=BMW, price=200000.23), Car(brand=BYD, price=150000.5)], salary=6700.0)
color: unknown

接着,通过 ObjectInputStream 将 person.ser 文件反序列化成 Person 对象读取到内存中:

    @Test
    public void testDeserialize() {
        //1、使用 ObjectInputStream 将文件中的内容反序列化成 Person 对象
        InputStream is = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            is = new FileInputStream("person.ser");
            ois = new ObjectInputStream(is);
            Person p = (Person) ois.readObject();
            System.out.println("反序列化对象: " + p);
            System.out.println("color: " + Person.color);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (ois != null) {
                    ois.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (is != null) {
                    is.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    
// 打印结果:
反序列化对象: Person(name=小明, age=25, height=175.5, cars=[Car(brand=BMW, price=200000.23), Car(brand=BYD, price=150000.5)], salary=null)
color: unknown

4、注意点:

(1)一个对象想要实现序列化,必须实现 Serializable 接口,并且其内部所有属性也必须都是可序列化的类型;
例如:如果 Person 类没有实现序列化,或者其内部的属性 Car 类没有实现序列化接口,在对 Person 对象进行序列化时,就会抛出 java.io.NotSerializableException 异常;
(2)对实现 Serializable 接口的类,通常情况下,最好需要显式的定义 serialVersionUID 字段,该字段的作用是为每个序列化类定义一个版本标识,用来保证反序列化时,遇到类的版本不兼容抛出异常;
例如:在使用 ObjectOutputStream 序列化 Person 对象时,其定义的 serialVersionUID = 1L; 但是,如果在反序列化时,其 serialVersionUID 修改为 2L; 就会抛出 java.io.InvalidClassException 异常;
(3)如果对于类中的某些属性不想被序列化,可以使用 transient 关键字修饰;
例如:对于 Person 对象中的 salary 属性,在序列化设置值为 6700.00,但是,在反序列化成的 Person 对象后,其值是默认的 null;
(4)如果父类实现序列化接口,子类继承父类,子类也是可序列化的;
(5)如果子类实现序列化接口,父类没有实现序列化,在进行序列化时,父类的属性不会被序列化,只会序列化子类自己的属性;
(6)静态属性不会被序列化;
(7)反序列化时,由JVM直接构造出Java对象,不会调用构造方法,构造方法内部的代码,在反序列化时不会执行。

5、Java 序列化的不足

  • 不能跨语言:Java 序列化仅适用于 Java 语言,不能够跨语言使用;
  • 存在安全性问题:反序列化是不用经过构造方法,可以将类路径上几乎所有实现了 Serializable 接口的对象都实例化。这意味着,在反序列化字节流的过程中,该方法可以执行任意类型的代码,这是非常危险的。
  • 性能太差:Java 的序列化耗时比较大。

6、其他方式

实际工作中,一般会使用其他方式替代 Java 的序列化,目前常用的方式就是 通过JSON这样的通用数据结构来实现,本质上就是一个特殊结构的字符串;另外,还有其他的一些优秀的序列化框架,如:protobuf、thrift 等。

7、补充

Java 中还有一个实现序列化的接口 Externalizable,其也是继承了 Serializable 接口,这里就不再赘述,后期有机会的话会补充。

参考地址:
深入理解 Java 序列化
序列化

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