Java高级学习之路之篇五（java序列化、及相关问题分析）

其他 2019-05-10 19:17:05 阅读次数: 0

一、序列化和反序列化

序列化（Serialization）是将对象的状态信息转化为可以存储或者传输的形式的过程，一般将一个对象存储到一个储存媒介，例如档案或记忆体缓冲等，在网络传输过程中，可以是字节或者XML等格式；而字节或者XML格式的可以还原成完全相等的对象，这个相反的过程又称为反序列化；

二、Java对象的序列化和反序列化

在Java中，我们可以通过多种方式来创建对象，并且只要对象没有被回收我们都可以复用此对象。但是，我们创建出来的这些对象都存在于JVM中的堆（stack）内存中，只有JVM处于运行状态的时候，这些对象才可能存在。一旦JVM停止，这些对象也就随之消失；

但是在真实的应用场景中，我们需要将这些对象持久化下来，并且在需要的时候将对象重新读取出来，Java的序列化可以帮助我们实现该功能。

对象序列化机制（object serialization）是java语言内建的一种对象持久化方式，通过对象序列化，可以将对象的状态信息保存未字节数组，并且可以在有需要的时候将这个字节数组通过反序列化的方式转换成对象，对象的序列化可以很容易的在JVM中的活动对象和字节数组（流）之间进行转换。

在JAVA中，对象的序列化和反序列化被广泛的应用到RMI（远程方法调用）及网络传输中；

三、序列化及反序列化相关接口及类

Java为了方便开发人员将java对象序列化及反序列化提供了一套方便的API来支持，其中包括以下接口和类：

1、java.io.Serializable

2、java.io.Externalizable

3、ObjectOutput

4、ObjectInput

5、ObjectOutputStream

6、ObjectInputStream

四、Serialization接口详解

Java类通过实现java.io.Serialization接口来启用序列化功能，未实现此接口的类将无法将其任何状态或者信息进行序列化或者反序列化。可序列化类的所有子类型都是可以序列化的。序列化接口没有方法或者字段，仅用于标识可序列化的语义。

当试图对一个对象进行序列化时，如果遇到一个没有实现java.io.Serialization接口的对象时，将抛出NotSerializationException异常。

如果要序列化的类有父类，要想将在父类中定义过的变量序列化下来，那么父类也应该实现java.io.Serialization接口。

下面是一个实现了java.io.Serialization接口的类：

package common.lang;

import java.io.Serializable;

import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringBuilder;
import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringStyle;

public class User1 implements Serializable{

    private String name;
    private int age;

    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return new ToStringBuilder(this, ToStringStyle.MULTI_LINE_STYLE)
                                   .append("name", name)
                                   .append("age", age)
                                   .toString();
    }
}

通过下面的代码进行序列化及反序列化：

package common.lang;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SerializableDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
        //初始化对象
        User1 user = new User1();
        user.setName("yaomy");
        user.setAge(23);
        System.out.println(user);
        //序列化对象到文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("template"));
        oos.writeObject(user);
        oos.close();
        //反序列化
        File file = new File("template");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        User1 newUser = (User1)ois.readObject();
        System.out.println(newUser.toString());
    }
}

五、Java还提供了另一个序列化接口java.io.Externalizable

为了了解Externalizable接口和Serializable接口的区别先来看代码，我们将上面的User1类改为实现java.io.Externalization接口；

package common.lang;

import java.io.Externalizable;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectOutput;

import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringBuilder;
import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringStyle;

public class User1 implements Externalizable{

    private String name;
    private int age;

    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return new ToStringBuilder(this, ToStringStyle.MULTI_LINE_STYLE)
                                   .append("name", name)
                                   .append("age", age)
                                   .toString();
    }
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
}

通过下面的代码进行序列化及反序列化：

package common.lang;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SerializableDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
        //初始化对象
        User1 user = new User1();
        user.setName("yaomy");
        user.setAge(23);
        System.out.println(user);
        //序列化对象到文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("template"));
        oos.writeObject(user);
        oos.close();
        //反序列化
        File file = new File("template");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        User1 newUser = (User1)ois.readObject();
        System.out.println(newUser.toString());
        ois.close();
    }
}

输出结构是：

common.lang.User1@6ef64f64[
  name=yaomy
  age=23
]
common.lang.User1@184c9860[
  name=<null>
  age=0
]

通过上面的实例可以发现，对User1进行序列化然后再进行反序列化之后对象的属性都恢复成了默认值，也就是说之前的哪个对象的状态并没有被持久化下来，这就是Externalization和Serialization接口之间的区别；

Externalizable继承了Serializable，该接口中定义了两个抽象方法：writeExternal()与readExternal()。当使用Externalizable接口来进行序列化与反序列化的时候需要开发人员重写writeExternal()与readExternal()方法。由于上面的代码中，并没有在这两个方法中定义序列化实现细节，所以输出的内容为空。还有一点值得注意：在使用Externalizable进行序列化的时候，在读取对象时，会调用被序列化类的无参构造器去创建一个新的对象，然后再将被保存对象的字段的值分别填充到新对象中。所以，实现Externalizable接口的类必须要提供一个public的无参的构造器。

按照要求修改之后的代码是：

package common.lang;

import java.io.Externalizable;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.ObjectOutput;

import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringBuilder;
import org.apache.commons.lang3.builder.ToStringStyle;

public class User1 implements Externalizable{

    private String name;
    private int age;

    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return new ToStringBuilder(this, ToStringStyle.MULTI_LINE_STYLE)
                                   .append("name", name)
                                   .append("age", age)
                                   .toString();
    }
    @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();

    }
}

通过下面的代码进行序列化及反序列化：

package common.lang;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SerializableDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
        //初始化对象
        User1 user = new User1();
        user.setName("yaomy");
        user.setAge(23);
        System.out.println(user);
        //序列化对象到文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("template"));
        oos.writeObject(user);
        oos.close();
        //反序列化
        File file = new File("template");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        User1 newUser = (User1)ois.readObject();
        System.out.println(newUser.toString());
        ois.close();
    }
}

输出结果是：

common.lang.User1@6cd66725[
  name=yaomy
  age=23
]
common.lang.User1@19160e64[
  name=yaomy
  age=23
]

这样就可以将之前的对象状态保存下来了，如果User类中没有无参数的构造函数，在运行时会抛出异常：java.io.InvalidClassException；

六、静态变量的序列化

静态变量序列化代码：

public class Test implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    public static int staticVar = 5;

    public static void main(String[] args) {
        try {
            //初始时staticVar为5
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                    new FileOutputStream("result.obj"));
            out.writeObject(new Test());
            out.close();

            //序列化后修改为10
            Test.staticVar = 10;

            ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    "result.obj"));
            Test t = (Test) oin.readObject();
            oin.close();

            //再读取，通过t.staticVar打印新的值
            System.out.println(t.staticVar);

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

main 方法中，将对象序列化后，修改静态变量的数值，再将序列化对象读取出来，然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来，打印出来的是10还是5？

最后的输出是 10，对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此 序列化并不保存静态变量。

七、Transient 关键字使用

Transient 关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。
--------------------- 
原文：https://blog.csdn.net/yaomingyang/article/details/79321939 

1、序列化 ID 问题：

　　情境：两个客户端 A 和 B 试图通过网络传递对象数据，A 端将对象 C 序列化为二进制数据再传给 B，B 反序列化得到 C。

　　问题：C 对象的全类路径假设为 com.inout.Test，在 A 和 B 端都有这么一个类文件，功能代码完全一致。也都实现了 Serializable 接口，但是反序列化时总是提示不成功。

　　解决办法：虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。清单 1 中，虽然两个类的功能代码完全一致，但是序列化 ID 不同，他们无法相互序列化和反序列化。

示例代码：

package com.inout;
import java.io.Serializable;
public class A implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
 
package com.inout;
import java.io.Serializable;
public class A implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 2L;
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

序列化 ID 在 Eclipse 下提供了两种生成策略，一个是固定的 1L，一个是随机生成一个不重复的 long 类型数据（实际上是使用 JDK 工具生成），在这里有一个建议，如果没有特殊需求，就是用默认的 1L 就可以，这样可以确保代码一致时反序列化成功。那么随机生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些时候，通过改变序列化 ID 可以用来限制某些用户的使用。

特性使用案例

　　读者应该听过 Façade 模式，它是为应用程序提供统一的访问接口，案例程序中的 Client 客户端使用了该模式，案例程序结构图如图 1 所示。

图 1. 案例程序结构

　　Client 端通过 Façade Object 才可以与业务逻辑对象进行交互。而客户端的 Façade Object 不能直接由 Client 生成，而是需要 Server 端生成，然后序列化后通过网络将二进制对象数据传给 Client，Client 负责反序列化得到 Façade 对象。该模式可以使得 Client 端程序的使用需要服务器端的许可，同时 Client 端和服务器端的 Façade Object 类需要保持一致。当服务器端想要进行版本更新时，只要将服务器端的 Façade Object 类的序列化 ID 再次生成，当 Client 端反序列化 Façade Object 就会失败，也就是强制 Client 端从服务器端获取最新程序。

2、静态变量序列化

情境：查看清单 2 的代码。

清单 2. 静态变量序列化问题代码

public class Test implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public static int staticVar = 5;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //初始时staticVar为5
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                    new FileOutputStream("result.obj"));
            out.writeObject(new Test());
            out.close();
 
            //序列化后修改为10
            Test.staticVar = 10;
 
            ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    "result.obj"));
            Test t = (Test) oin.readObject();
            oin.close();
             
            //再读取，通过t.staticVar打印新的值
            System.out.println(t.staticVar);
             
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

清单 2 中的 main 方法，将对象序列化后，修改静态变量的数值，再将序列化对象读取出来，然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来。依照清单 2，这个 System.out.println(t.staticVar) 语句输出的是 10 还是 5 呢？最后的输出是 10，对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此 序列化并不保存静态变量。

3、父类的序列化与 Transient 关键字

　　情境：一个子类实现了 Serializable 接口，它的父类都没有实现 Serializable 接口，序列化该子类对象，然后反序列化后输出父类定义的某变量的数值，该变量数值与序列化时的数值不同。

　　解决：要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口。如果父类不实现的话的，就需要有默认的无参的构造函数。 在父类没有实现 Serializable 接口时，虚拟机是不会序列化父对象的，而一个 Java 对象的构造必须先有父对象，才有子对象，反序列化也不例外。所以反序列化时，为了构造父对象，只能调用父类的无参构造函数作为默认的父对象。因此当我们取 父对象的变量值时，它的值是调用父类无参构造函数后的值。如果你考虑到这种序列化的情况，在父类无参构造函数中对变量进行初始化，否则的话，父类变量值都 是默认声明的值，如 int 型的默认是 0，string 型的默认是 null。

　　Transient 关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。

特性使用案例

　　我们熟悉使用 Transient 关键字可以使得字段不被序列化，那么还有别的方法吗？根据父类对象序列化的规则，我们可以将不需要被序列化的字段抽取出来放到父类中，子类实现 Serializable 接口，父类不实现，根据父类序列化规则，父类的字段数据将不被序列化，形成类图如图 2 所示。

图 2. 案例程序类图

　　上图中可以看出，attr1、attr2、attr3、attr5 都不会被序列化，放在父类中的好处在于当有另外一个 Child 类时，attr1、attr2、attr3 依然不会被序列化，不用重复抒写 transient，代码简洁。

4、敏感字段加密

　　情境：服务器端给客户端发送序列化对象数据，对象中有一些数据是敏感的，比如密码字符串等，希望对该密码字段在序列化时，进行加密，而客户端如果拥有解密的密钥，只有在客户端进行反序列化时，才可以对密码进行读取，这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

　　解决： 在序列化过程中，虚拟机会试图调用对象类里的 writeObject 和 readObject 方法，进行用户自定义的序列化和反序列化，如果没有这样的方法，则默认调用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。用户自定义的 writeObject 和 readObject 方法可以允许用户控制序列化的过程，比如可以在序列化的过程中动态改变序列化的数值。基于这个原理，可以在实际应用中得到使用，用于敏感字段的加密工作， 清单 3 展示了这个过程。

private static final long serialVersionUID = 1L;
private String password = "pass";
public String getPassword() {
    return password;
}
public void setPassword(String password) {
    this.password = password;
}
 
private void writeObject(ObjectOutputStream out) {
    try {
        PutField putFields = out.putFields();
        System.out.println("原密码:" + password);
        password = "encryption";//模拟加密
        putFields.put("password", password);
        System.out.println("加密后的密码" + password);
        out.writeFields();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
 
private void readObject(ObjectInputStream in) {
    try {
        GetField readFields = in.readFields();
        Object object = readFields.get("password", "");
        System.out.println("要解密的字符串:" + object.toString());
        password = "pass";//模拟解密,需要获得本地的密钥
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
 
}
 
public static void main(String[] args) {
    try {
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                new FileOutputStream("result.obj"));
        out.writeObject(new Test());
        out.close();
 
        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                "result.obj"));
        Test t = (Test) oin.readObject();
        System.out.println("解密后的字符串:" + t.getPassword());
        oin.close();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

在清单 3 的 writeObject 方法中，对密码进行了加密，在 readObject 中则对 password 进行解密，只有拥有密钥的客户端，才可以正确的解析出密码，确保了数据的安全。执行清单 3 后控制台输出如图 3 所示。

图 3. 数据加密演示

特性使用案例

　　RMI 技术是完全基于 Java 序列化技术的，服务器端接口调用所需要的参数对象来至于客户端，它们通过网络相互传输。这就涉及 RMI 的安全传输的问题。一些敏感的字段，如用户名密码（用户登录时需要对密码进行传输），我们希望对其进行加密，这时，就可以采用本节介绍的方法在客户端对密 码进行加密，服务器端进行解密，确保数据传输的安全性。

5、序列化存储规则

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                   new FileOutputStream("result.obj"));
   Test test = new Test();
   //试图将对象两次写入文件
   out.writeObject(test);
   out.flush();
   System.out.println(new File("result.obj").length());
   out.writeObject(test);
   out.close();
   System.out.println(new File("result.obj").length());
 
   ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
           "result.obj"));
   //从文件依次读出两个文件
   Test t1 = (Test) oin.readObject();
   Test t2 = (Test) oin.readObject();
   oin.close();
            
   //判断两个引用是否指向同一个对象
   System.out.println(t1 == t2);

清单 3 中对同一对象两次写入文件，打印出写入一次对象后的存储大小和写入两次后的存储大小，然后从文件中反序列化出两个对象，比较这两个对象是否为同一对象。一 般的思维是，两次写入对象，文件大小会变为两倍的大小，反序列化时，由于从文件读取，生成了两个对象，判断相等时应该是输入 false 才对，但是最后结果输出如图 4 所示。

图 4. 示例程序输出

　　我们看到，第二次写入对象时文件只增加了 5 字节，并且两个对象是相等的，这是为什么呢？

　　解答：Java 序列化机制为了节省磁盘空间，具有特定的存储规则，当写入文件的为同一对象时，并不会再将对象的内容进行存储，而只是再次存储一份引用，上面增加的 5 字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时，恢复引用关系，使得清单 3 中的 t1 和 t2 指向唯一的对象，二者相等，输出 true。该存储规则极大的节省了存储空间。

特性案例分析

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));
Test test = new Test();
test.i = 1;
out.writeObject(test);
out.flush();
test.i = 2;
out.writeObject(test);
out.close();
ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    "result.obj"));
Test t1 = (Test) oin.readObject();
Test t2 = (Test) oin.readObject();
System.out.println(t1.i);
System.out.println(t2.i);

清单 4 的目的是希望将 test 对象两次保存到 result.obj 文件中，写入一次以后修改对象属性值再次保存第二次，然后从 result.obj 中再依次读出两个对象，输出这两个对象的 i 属性值。案例代码的目的原本是希望一次性传输对象修改前后的状态。

　　结果两个输出的都是 1， 原因就是第一次写入对象以后，第二次再试图写的时候，虚拟机根据引用关系知道已经有一个相同对象已经写入文件，因此只保存第二次写的引用，所以读取时，都是第一次保存的对象。读者在使用一个文件多次 writeObject 需要特别注意这个问题。

--------------------- 

原文地址：https://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5849951.html

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_40873462/article/details/90058267
今日推荐
Arc Browser for Windows 1.0 正式 GA
90后程序员开发视频搬运软件、不到一年获利超 700 万，结局很刑！
《美国对全球网络空间安全与发展的威胁和破坏》报告发布
火速冲上 GitHub 热榜 —— 开源编程语言、框架哪有这么可爱？
北京人形机器人创新中心发布全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”
周排行
rbac——界面、权限
Apache CXF + SpringMVC 整合发布WebService
so插件化
Vue.js实战系列---图标字体制作（svg格式）
PAT乙级 1007 素数对猜想(孪生素数对) (20分) ---（C语言 + 详细注释）
被IRM保护的文档，打开失败
Calendar和Date计算日期差的小问题
win10子系统ubuntu18.4安装docker
利用Wrap Shell Script定位Android Native内存泄漏
MySQL: Transaction (Part I - Basic Concept)
每日归档
更多
2024-05-03(19)
2024-05-02(0)
2024-05-01(4)
2024-04-30(1)
2024-04-29(40)
2024-04-28(0)
2024-04-27(56)
2024-04-26(39)
2024-04-25(22)
2024-04-24(36)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022