JAVA SE 基础复习-IO与序列化（4）

1、对象序列化

　　我们平时使用JAVA对象的时候，所有的操作都是在内存中进行的，即对象的生存周期不会比它所依赖的JVM更长。有时候我们又需要即使JVM已经停止，但是有能够在JVM停止后仍然能够获得之前的那些对象，即将这些对象持久化，JAVA对象序列化就能够帮助我们实现这个功能。

　　JAVA对象序列化能够将对象保存为一组字节，并能够把这些字节在未来还原成对象。这些字节中保存的是对象的状态，即对象的成员变量，这就意味着类的静态对象不会被序列化。

　　Java 序列化技术可以使你将一个对象的状态写入一个Byte 流里，并且可以从其它地方把该Byte 流里的数据读出来，重新构造一个相同的对象。这种机制允许你将对象通过网络进行传播，并可以随时把对象持久化到数据库、文件等系统里。Java的串行化机制是RMI、EJB等技术的技术基础。用途：利用对象的串行化实现保存应用程序的当前工作状态，下次再启动的时候将自动地恢复到上次执行的状态。

　　下面用一个简单示例来了解下对象序列化：

　　在Java中只要一个类实现了Serializable接口就可以序列化。在这个示例中使用了使用了继承关系，枚举，成员变量是自定义类型。

　　其中枚举默认继承了java.lang.Enum，这个类实现了Serializable接口

public enum Gender {
    MALE,FEMALE
}

　　Java要求实现序列化的类的所有成员变量都是可序列化的，即成员变量必须实现Serializable接口

　　其中People 是主要的测试类，它继承了Human，成员变量中有一个是Race类，都重写了toString()方法，方便打印。

　　对于序列化的继承关系，稍后再论。这里只要知道，需要序列化的类，其成员变量必须可以序列化，其所有子类都自动实现序列化

public class Race implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    String nation;
    String race;
    public Race(String nation, String race) {
        super();
        this.nation = nation;
        this.race = race;
    }
    public Race() {
        super();
    }
    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "[nation " +nation+ " | race "+race+"]";
    }
}

public class Human implements Serializable{
    float tall;
    int age;
    public Human(float tall, int age) {
        super();
        this.tall = tall;
        this.age = age;
    }
    public Human() {
        super();
    }
    public String toString()
    {
        return "[ tall "+tall+" | age "+age+"]";
    }
}

public class People extends Human{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    String name;
    Race race;
    Gender gender;
    public People(float tall, int age, String name, Race race, Gender gender) {
        super(tall, age);
        this.name = name;
        this.race = race;
        this.gender = gender;
    }
    public People() {
        super();
    }
    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.toString()+"[ name "+name+" | gender "+gender+"]"+race;
    }
}

 这个是测试类。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Race race=new Race("中国", "汉族");
        People people=new People(1.7f, 25, "赵钱孙", race, Gender.MALE);
        File file=new File("temp");
        //将对象持久化到文件中
        ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
        oos.writeObject(people);
        oos.close();
        
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        Object object=ois.readObject();//没有强制类型转换，需要的话加上
        ois.close();
        
        System.out.println(object);
        
        People people2=new People(1.8f, 26, "李王陈", race, Gender.MALE);
        //将字节存储到字节数组中
        ByteArrayOutputStream bos =new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos2=new ObjectOutputStream(bos);
        oos2.writeObject(people2);
        oos2.close();
        
        ObjectInputStream ois2=new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()));
        Object object2=ois2.readObject();
        ois2.close();
        
        System.out.println(object2);
    }
}

输出

[ tall 1.7 | age 25][ name 赵钱孙 | gender MALE][nation 中国 | race 汉族]
[ tall 1.8 | age 26][ name 李王陈 | gender MALE][nation 中国 | race 汉族]

 假如Race没有实现Serializable接口，会抛出 java.io.NotSerializableException: Race异常

2、可序列化的范围

为什么一个类实现了Serializable接口，它就可以被序列化呢？在上节的示例中，使用ObjectOutputStream来持久化对象，在该类中有如下代码：

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() + "
" 
                    + debugInfoStack.toString());  
        } else {  
            throw new NotSerializableException(cl.getName());  
        }  
    }  
    ...  
} 

从上述代码可知，如果被写对象的类型是String，或数组，或Enum，或Serializable，还有基本类型，那么就可以对该对象进行序列化，否则将抛出NotSerializableException。

3、序列化之扩展

　　3.1 transient 关键字

　　　　 transient代表对象的临时数据。

　　　　有时候，我们不希望序列化某个字段，只要将该字段声明成transient的即可，如下

transient String race;

　　　　输出

[ tall 1.7 | age 25][ name 赵钱孙 | gender MALE][nation 中国 | race null]
[ tall 1.8 | age 26][ name 李王陈 | gender MALE][nation 中国 | race null]

　　3.2 writeObject()方法与readObject()方法

　　对于上述已被声明为transitive的字段race，除了将transitive关键字去掉之外，是否还有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Race类中添加两个方法：writeObject()与readObject()，如下所示：

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException,ClassNotFoundException
    {
        out.defaultWriteObject();
        out.writeObject(race);
    }
    
    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException
    {
        in.defaultReadObject();
        race=(String)in.readObject();
    }

　　输出

[ tall 1.7 | age 25][ name 赵钱孙 | gender MALE][nation 中国 | race 汉族]
[ tall 1.8 | age 26][ name 李王陈 | gender MALE][nation 中国 | race 汉族]

　　在使用ObjectOutputStream或者ObjectInputStream读写对象时，会先检查对象是否有writeObject或者readObject方法，假如有的话会调用，没有的话就调用默认的序列化机制。如上所示，先将非transient修饰的变量进行序列化，然后序列化race，在读取的时候一样。

　　writeObject()和readObject()的修饰符、返回类型、参数必须符合规定，即必须是如下格式：

　　　　private void writeObject(ObjectOutputStream o) throws...;

　　　　private void readObject(ObjectInputStream o) throws...;

　　否则这两个方法将不会被调用。

　　它们是如何被调用的呢？毫无疑问，是使用反射。详情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。

　　writeObject和readObject本身就是线程安全的，传输过程中是不允许被并发访问的。所以对象能一个一个接连不断的传过来。

　　3.3 Externalizable接口

　　无论是使用transient关键字，还是使用writeObject()和readObject()方法，其实都是基于Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一个序列化接口--Externalizable，使用该接口之后，之前基于Serializable接口的序列化机制就将失效。

　　将上面的Human类的Serialiable改成Externalizable输出如下

human construct
people construct
[ tall 0.0 | age 0][ name null | gender null]null
human construct
people construct
[ tall 0.0 | age 0][ name null | gender null]null

　　Externalizable继承于Serializable，当使用该接口时，序列化的细节需要由程序员去完成。如上所示的代码，由于writeExternal()与readExternal()方法未作任何处理，那么该序列化行为将不会保存/读取任何一个字段。这也就是为什么输出结果中所有字段的值均为空。

　　另外，使用Externalizable进行序列化时，当读取对象时，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。这就是为什么在此次序列化过程中Person类的无参构造器会被调用。由于这个原因，实现Externalizable接口的类必须要提供一个无参的构造器，且它的访问权限为public。

　　将最开始的代码修改为

public class Human implements Externalizable{
    float tall;
    int age;
    public Human(float tall, int age) {
        super();
        this.tall = tall;
        this.age = age;
    }
    public Human() {
        super();
        System.out.println("human construct");
    }
    public String toString()
    {
        return "[ tall "+tall+" | age "+age+"]";
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        tall=in.readFloat();
        age=in.readInt();
    }
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        out.writeFloat(tall);
        out.writeInt(age);
    }
}

public class People extends Human{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    String name;
    Race race;
    Gender gender;
    public People(float tall, int age, String name, Race race, Gender gender) {
        super(tall, age);
        this.name = name;
        this.race = race;
        this.gender = gender;
    }
    
    public People() {
        super();
        System.out.println("people construct");
    }
    
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.readExternal(in);
        name=(String)in.readObject();
        race=(Race)in.readObject();
        gender=(Gender)in.readObject();
    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.writeExternal(out);
        out.writeObject(name);
        out.writeObject(race);
        out.writeObject(gender);
    }

    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.toString()+"[ name "+name+" | gender "+gender+"]"+race;
    }
}

　　Race不用修改

　　输出结果

human construct
people construct
[ tall 1.7 | age 25][ name 赵钱孙 | gender MALE][nation 汉族 | race 中国]
human construct
people construct
[ tall 1.8 | age 26][ name 李王陈 | gender MALE][nation 汉族 | race 中国]

　　3.4 readResolve()方法

　　当我们使用Singleton模式时，应该是期望某个类的实例应该是唯一的，但如果该类是可序列化的，那么情况可能略有不同。此时对第2节使用的Person类进行修改，使其实现Singleton模式，如下所示：

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 String name = null;  
 
    private Integer age = null;  
 
    private Gender gender = null;  
 
    private Person() {  
        System.out.println("none-arg constructor");  
    }  
 
    private Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
        System.out.println("arg constructor");  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.gender = gender;  
    }  
    ...  
} 

　　同时要修改SimpleSerial应用，使得能够保存/获取上述单例对象，并进行对象相等性比较，如下代码所示：

public class SimpleSerial {  
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        File file = new File("person.out");  
        ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  
        oout.writeObject(Person.getInstance()); // 保存单例对象  
        oout.close();  
 
        ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  
        Object newPerson = oin.readObject();  
        oin.close();  
        System.out.println(newPerson);  
 
        System.out.println(Person.getInstance() == newPerson); // 将获取的对象与Person类中的单例对象进行相等性比较  
    }  
} 

　　执行上述应用程序后会得到如下结果：

arg constructor  
[John, 31, MALE]  
false 

　　值得注意的是，从文件person.out中获取的Person对象与Person类中的单例对象并不相等。为了能在序列化过程仍能保持单例的特性，可以在Person类中添加一个readResolve()方法，在该方法中直接返回Person的单例对象，如下所示：

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 String name = null;  
 
    private Integer age = null;  
 
    private Gender gender = null;  
 
    private Person() {  
        System.out.println("none-arg constructor");  
    }  
 
    private Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
        System.out.println("arg constructor");  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.gender = gender;  
    }  
 
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {  
        return InstanceHolder.instatnce;  
    }  
    ...  
} 

　　再次执行本节的SimpleSerial应用后将如下输出：

arg constructor  
[John, 31, MALE]  
true 

　　无论是实现Serializable接口，或是Externalizable接口，当从I/O流中读取对象时，readResolve()方法都会被调用到。实际上就是用readResolve()中返回的对象直接替换在反序列化过程中创建的对象。

4、序列化中的继承与包含

　　4.1、上面的例子中People中含有Race类，在People被序列化的时候，需要Race也能够被序列化。

　　4.2、如果父类实现了Serializable接口，子类将自动得到可序列化特性。并且序列化子类时，父类的writeObject()和readObject()将得到调用。换言之，在序列化子类之前，父类将会自动被序列化。

　 4.3、如果该类的父类没有实现可串行化接口，则该类的父类所有的字段属性将不会串行化。

　 4.4、声明为static和transient类型的成员数据不能被串行化。因为static代表类的状态， transient代表对象的临时数据；

　 4.5、对于父类的处理，如果父类没有实现串行化接口，则其必须有默认的构造函数（即没有参数的构造函数）。否则编译的时候就会报错。在反串行化的时候，默认构造函数会被调用。但是若把父类标记为可以串行化，则在反串行化的时候，其默认构造函数不会被调用。这是为什么呢？这是因为Java 对串行化的对象进行反串行化的时候，直接从流里获取其对象数据来生成一个对象实例，而不是通过其构造函数来完成。

参考链接

1、http://developer.51cto.com/art/201202/317181.htm

2、http://m.blog.csdn.net/blog/lanmenghcc/38751231