java对象序列化

1、什么是java对象序列化

Java平台允许我们在内存中创建可复用的Java对象，但一般情况下，只有当JVM处于运行时，这些对象才可能存在，即，这些对象的生命周期不会比JVM的生命周期更长。但在现实应用中，就可能要求在JVM停止运行之后能够保存(持久化)指定的对象，并在将来重新读取被保存的对象。Java对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

使用Java对象序列化，在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来，再将这些字节组装成对象。必须注意地是，对象序列化保存的是对象的"状态"，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。

除了在持久化对象时会用到对象序列化之外，当使用RMI(远程方法调用)，或在网络中传递对象时，都会用到对象序列化。Java序列化API为处理对象序列化提供了一个标准机制，该API简单易用，在本文的后续章节中将会陆续讲到。

序列化的目的:
1、以某种存储形式使自定义对象持久化；
2、将对象从一个地方传递到另一个地方。

实质上序列化机制是将类的值转化为一个一般的（即连续的）字节流，然后就可以将该流写到磁盘文件或任何其他流化目标上。而要想实际的写出这个流，就要使用那些实现了IFormatter接口的类里的Serialize和Deserialize方法。

示例：

在Java中，只要一个类实现了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。每个枚举类型都会默认继承类java.lang.Enum，而该类实现了Serializable接口，所以枚举类型对象都是默认可以被序列化的

    public enum Gender {  
        MALE, FEMALE  
    }

    public class Person implements Serializable {  
     
        private String name = null;  
     
        private Integer age = null;  
     
        private Gender gender = null;  
     
        public Person() {  
            System.out.println("none-arg constructor");  
        }  
     
        public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
            System.out.println("arg constructor");  
            this.name = name;  
            this.age = age;  
            this.gender = gender;  
        }  
     
        public String getName() {  
            return name;  
        }  
     
        public void setName(String name) {  
            this.name = name;  
        }  
     
        public Integer getAge() {  
            return age;  
        }  
     
        public void setAge(Integer age) {  
            this.age = age;  
        }  
     
        public Gender getGender() {  
            return gender;  
        }  
     
        public void setGender(Gender gender) {  
            this.gender = gender;  
        }  
     
        @Override 
        public String toString() {  
            return "[" + name + ", " + age + ", " + gender + "]";  
        }  
    } 

SimpleSerial，是一个简单的序列化程序，它先将一个Person对象保存到文件person.out中，然后再从该文件中读出被存储的Person对象，并打印该对象。

    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(); // 没有强制转换到Person类型  
            oin.close();  
            System.out.println(newPerson);  
        }  
    } 

输出的结果为

arg constructor  
[John, 31, MALE] 

当Person对象被保存到person.out文件中之后，我们可以在其它地方去读取该文件以还原对象，但必须确保该读取程序的CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在读取Person对象时并没有显示地使用Person类，如上例所示)，否则会抛出ClassNotFoundException。

2、默认序列化机制

如果仅仅只是让某个类实现Serializable接口，而没有其它任何处理的话，则就是使用默认序列化机制。使用默认机制，在序列化对象时，不仅会序列化当前对象本身，还会对该对象引用的其它对象也进行序列化，同样地，这些其它对象引用的另外对象也将被序列化，以此类推。所以，如果一个对象包含的成员变量是容器类对象，而这些容器所含有的元素也是容器类对象，那么这个序列化的过程就会较复杂，开销也较大。

3、影响序列化

在现实应用中，有些时候不能使用默认序列化机制。下面将介绍若干影响序列化的方法。

3.1 transient关键字

当某个字段被声明为transient后，默认序列化机制就会忽略该字段。此处将Person类中的age字段声明为transient，如下所示，

    public class Person implements Serializable {  
        ...  
        transient private Integer age = null;  
        ...  
    } 

再执行SimpleSerial应用程序，会有如下输出，可见，age字段未被序列化。

    arg constructor  
    [John, null, MALE] 

3.2 writeObject()方法与readObject()方法

对于上述已被声明为transitive的字段age，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Person类中添加两个方法：writeObject()与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()方法中会先调用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，该方法会执行默认的序列化机制，如5.1节所述，此时会忽略掉age字段。然后再调用writeInt()方法显示地将age字段写入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用则是针对对象的读取，其原理与writeObject()方法相同。再次执行SimpleSerial应用程序，则又会有如下输出：

    arg constructor  
    [John, 31, MALE] 

必须注意地是，writeObject()与readObject()都是private方法，那么它们是如何被调用的呢？毫无疑问，是使用反射。

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。此时将Person类作如下修改，

    public class Person implements Externalizable {  
     
        private String name = null;  
     
        transient private Integer age = null;  
     
        private Gender gender = null;  
     
        public Person() {  
            System.out.println("none-arg constructor");  
        }  
     
        public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  
            System.out.println("arg constructor");  
            this.name = name;  
            this.age = age;  
            this.gender = gender;  
        }  
     
        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();  
        }  
     
        @Override 
        public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {  
     
        }  
     
        @Override 
        public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {  
     
        }  
        ...  
    } 

此时再执行SimpleSerial程序之后会得到如下结果，可以看出Person对象中任何一个字段都没有被序列化，还可以发现这此次序列化过程调用了Person类的无参构造器。

    arg constructor  
    none-arg constructor  
    [null, 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。

对上述Person类进行进一步的修改，使其能够对name与age字段进行序列化，但忽略掉gender字段，如下代码所示：

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

执行SimpleSerial之后会有如下结果：

    arg constructor  
    none-arg constructor  
    [John, 31, null] 

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。