• JAVA 对象序列化——Serializable


    1、序列化是干什么的?
           简单说就是为了保存在内存中的各种对象的状态(也就是实例变量,不是方法),并且可以把保存的对象状态再读出来。虽然你可以用你自己的各种各样的方法来保存object states,但是Java给你提供一种应该比你自己好的保存对象状态的机制,那就是序列化。

    2、什么情况下需要序列化   
        a)当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候;
        b)当你想用套接字在网络上传送对象的时候;
        c)当你想通过RMI传输对象的时候;

    3、当对一个对象实现序列化时,究竟发生了什么?
        在没有序列化前,每个保存在堆(Heap)中的对象都有相应的状态(state),即实例变量(instance ariable)比如:
       

    java 代码
    1. Foo  myFoo = new Foo();  
    2. myFoo .setWidth(37);  
    3. myFoo.setHeight(70);  

          
           当 通过下面的代码序列化之后,MyFoo对象中的width和Height实例变量的值(37,70)都被保存到foo.ser文件中,这样以后又可以把它 从文件中读出来,重新在堆中创建原来的对象。当然保存时候不仅仅是保存对象的实例变量的值,JVM还要保存一些小量信息,比如类的类型等以便恢复原来的对 象。

    java 代码
    1. FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");  
    2. ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);  
    3. os.writeObject(myFoo);  


    4、实现序列化(保存到一个文件)的步骤
           
    a)Make a FileOutputStream            

    java 代码
    1. FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");    

           b)Make a ObjectOutputStream            

    java 代码
    1. ObjectOutputStream os =  new ObjectOutputStream(fs);   

           c)write the object

    java 代码
    1. os.writeObject(myObject1);  
    2. os.writeObject(myObject2);  
    3. os.writeObject(myObject3);  

        d) close the ObjectOutputStream

    java 代码
    1. os.close();  



    5、举例说明

    java 代码
    import java.io.*;
      
    public class  Box implements Serializable  
    {  
        private int width;  
        private int height;  
      
        public void setWidth(int width){  
            this.width  = width;  
        }  
        public void setHeight(int height){  
            this.height = height;  
        }  
      
        public static void main(String[] args){  
            Box myBox = new Box();  
            myBox.setWidth(50);  
            myBox.setHeight(30);  
      
            try{  
                FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");  
                ObjectOutputStream os =  new ObjectOutputStream(fs);  
                os.writeObject(myBox);  
                os.close();  
            }catch(Exception ex){  
                ex.printStackTrace();  
            }  
        }  
          
    }  

    6、相关注意事项
        a)序列化时,只对对象的状态进行保存,而不管对象的方法;
        b)当一个父类实现序列化,子类自动实现序列化,不需要显式实现Serializable接口;
        c)当一个对象的实例变量引用其他对象,序列化该对象时也把引用对象进行序列化;
        d)并非所有的对象都可以序列化,,至于为什么不可以,有很多原因了,比如:
            1.安全方面的原因,比如一个对象拥有private,public等field,对于一个要传输的对象,比如写到文件,或者进行rmi传输  等等,在序列化进行传输的过程中,这个对象的private等域是不受保护的。
           2. 资源分配方面的原因,比如socket,thread类,如果可以序列化,进行传输或者保存,也无法对他们进行重新的资源分  配,而且,也是没有必要这样实现。

    ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

       Java的对象序列化是指将那些实现了Serializable接口的对象转换成一个字符序列,并能够在以后将这个字节序列完全恢复为原来的对象。这一过程甚至可通过网络进行,这意味着序列化机制能自动弥补不同操作系统之间的差异。 只要对象实现了Serializable接口(记住,这个接口只是一个标记接口,不包含任何的方法

          如果我们想要序列化一个对象,首先要创建某些OutputStream(如FileOutputStream、ByteArrayOutputStream等),然后将这些OutputStream封装在一个ObjectOutputStream中。这时候,只需要调用writeObject()方法就可以将对象序列化,并将其发送给OutputStream(记住:对象的序列化是基于字节的,不能使用Reader和Writer等基于字符的层次结构)。而饭序列的过程(即将一个序列还原成为一个对象),需要将一个InputStream(如FileInputstream、ByteArrayInputStream等)封装在ObjectInputStream内,然后调用readObject()即可。

           对象序列化过程不仅仅保存单个对象,还能追踪对象内所包含的所有引用,并保存那些对象(这些对象也需实现了Serializable接口)。下面这段代码演示了此过程:

            

    package test.serializable;
    
    /**
     *@chenfeic 
     *
     *只是一个简单的类,用于测试序列化
     */
    import java.io.Serializable;
    
    public class Data implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 7247714666080613254L;
        public int n;
        public Data(int n) {
            this.n = n;
        }
        public String toString(){
            return Integer.toString(n);
        }
    }
    package test.serializable;
    
    import java.io.Serializable;
    import java.util.Random;
    
    /**
     * 
     * @author chenfei
     *
     * 用于测试序列化,每个对象Worm对象都与worm中的下一段链接,同时又有属于不同类(Data)的对象引用数组链接
     */
    public class Worm implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 5468335797443850679L;
        private Data[] d = {
                new Data(random.nextInt(10)),
                new Data(random.nextInt(10)),
                new Data(random.nextInt(10))
        };
        private static Random random = new Random(47);
        private Worm next;
        private char c;
        
        public Worm(int i , char x) {
            System.out.println("Worm constructor:" +i);
            c = x;
            if(--i > 0) {
                next = new Worm(i , (char)(x+1));
            }
        }
        public Worm() {
            System.out.println("Default constructor!");
        }
        
        public String toString() {
            StringBuilder sb = new StringBuilder(":");
            sb.append(c);
            sb.append("(");
            for(Data data : d) {
                sb.append(data);
            }
            sb.append(")");
            if(next!=null) {
                sb.append(next);
            }
            return sb.toString();
        }
    }
    package test.serializable;
    import java.io.ByteArrayInputStream;
    import java.io.ByteArrayOutputStream;
    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 SerializableTest {
        
        public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
            Worm w = new Worm(6 ,'a');
            System.out.println("序列化操纵之前");
            System.out.println("w="+w);
            
            //序列化操作1--FileOutputStream
            ObjectOutputStream oos1 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("worm.out"));
            oos1.writeObject("Worm storage By FileOutputStream ");
            oos1.writeObject(w);//必须所有引用的对象都实现序列化(本例终究是Data这个类),否则抛出有java.io.NotSerializableException:这个异常
            oos1.close();
            
            //反序列化操作1---FileInputStream
            ObjectInputStream ois1 = new ObjectInputStream(new FileInputStream("worm.out"));
            String s1 = (String)ois1.readObject();
            Worm w1 = (Worm)ois1.readObject();
            ois1.close();
            System.out.println("反序列化操作1之后");
            System.out.println(s1);
            System.out.println("w1:"+w1);
            
            //序列化操作2--ByteArrayOutputStream
            ByteArrayOutputStream byteOutStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(byteOutStream);
            oos2.writeObject("Worm storage By ByteOutputStream ");
            oos2.writeObject(w);
            oos2.flush();
            
            //反序列操作2--ByteArrayInputStream
            ByteArrayInputStream byteInStream = new ByteArrayInputStream(byteOutStream.toByteArray());
            ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(byteInStream);
            String s2 = (String)ois2.readObject();
            Worm w2 = (Worm)ois2.readObject();
            ois2.close();
            System.out.println("反序列化操作2之后");
            System.out.println(s2);
            System.out.println("w2:"+w2);
        }
        
        
    }

    运行的结果如下:       

    Worm constructor:6
    Worm constructor:5
    Worm constructor:4
    Worm constructor:3
    Worm constructor:2
    Worm constructor:1
    序列化操纵之前
    w=:a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)
    反序列化操作1之后
    Worm storage By FileOutputStream 
    w1::a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)
    反序列化操作2之后
    Worm storage By ByteOutputStream 
    w2::a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)

     思考:

         1)反序列化后的对象,需要调用构造函数重新构造吗?

               答案:不需要。对于Serializable对象,对象完全以它存储的二进制位作为基础来构造,而不调用构造器。

             请看下面这段代码

    package test.serializable;
    
    import java.io.Serializable;
    import java.util.Date;
    
    /**
     * 
     * @author chenfei
     * 
     * 用于测试序列化时的deep copy
     *
     */
    public class House implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -6091530420906090649L;
        
        private Date date = new Date(); //记录当前的时间
        
        public String toString() {
            return "House:" + super.toString() + ".Create Time is:" + date;
        }
    
    }
    package test.serializable;
    
    import java.io.Serializable;
    
    public class Animal implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -213221189192962074L;
        
        private String name;
        
        private House house;
        
        public Animal(String name , House house) {
            this.name = name;
            this.house = house;
            System.out.println("调用了构造器");
        }
        
        public String toString() {
            return  name + "[" +super.toString() + "']" + house;
        }
    
    }
     
    package test.serializable;
    
    import java.io.ByteArrayInputStream;
    import java.io.ByteArrayOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.ObjectInputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    
    
    public class Myworld {
    
        /**
         * @param args
         * @throws IOException 
         * @throws ClassNotFoundException 
         */
        public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
            House house = new House();
            System.out.println("序列化前");
            Animal animal = new Animal("test",house);
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);
            oos.writeObject(animal);
            oos.flush();
            oos.close();
    
            System.out.println("反序列化后");
            ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
            Animal animal1 = (Animal)ois.readObject();
            ois.close();    
        }
    
    }

        运行结果如下所示:

    序列化前
    调用了构造器
    反序列化后

          从上面的结果中可以看到,在序列化前,当我们使用

            Animal animal = new Animal("test",house);

          时,调用了Animal的构造器(打印了输出语句),但是反序列后并没有再打印任何语句,说明并没有调用构造器。

       2)序列前的对象与序列化后的对象是什么关系?是("=="还是equal?是浅复制还是深复制?)

               答案:深复制,反序列化还原后的对象地址与原来的的地址不同。 我们还是看上面思考1)中给出的代码,前两个类不变化,修改第三个类(MyWorld.java)的部分代码,修改后的代码如下:

            

    package test.serializable;
    
    import java.io.ByteArrayInputStream;
    import java.io.ByteArrayOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.ObjectInputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    
    
    public class Myworld {
    
        /**
         * @param args
         * @throws IOException 
         * @throws ClassNotFoundException 
         */
        public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
            House house = new House();
            System.out.println("序列化前");
            Animal animal = new Animal("test",house);
            System.out.println(animal);
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);
            oos.writeObject(animal);
            oos.writeObject(animal);//在写一次,看对象是否是一样,
            oos.flush();
            oos.close();
            
            ByteArrayOutputStream out2 = new ByteArrayOutputStream();//换一个输出流
            ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(out2);
            oos2.writeObject(animal);
            oos2.flush();
            oos2.close();
    
            System.out.println("反序列化后");
            ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
            Animal animal1 = (Animal)ois.readObject();
            Animal animal2 = (Animal)ois.readObject();
            ois.close();
            
            ByteArrayInputStream in2 = new ByteArrayInputStream(out2.toByteArray());
            ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(in2);
            Animal animal3 = (Animal)ois2.readObject();
            ois2.close();
            
            System.out.println("out流:" +animal1);
            System.out.println("out流:" +animal2);
            System.out.println("out2流:" +animal3);
            
            
            System.out.println("测试序列化前后的对象 == :"+ (animal==animal1));
            System.out.println("测试序列化后同一流的对象:"+ (animal1 == animal2));
            System.out.println("测试序列化后不同流的对象==:" + (animal1==animal3));
            
        }
    
    }

          运行结果如下:

    复制代码
    序列化前
    调用了构造器
    test[test.serializable.Animal@bb7465']House:test.serializable.House@d6c16c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013
    反序列化后
    out流:test[test.serializable.Animal@4f80d6']House:test.serializable.House@193722c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013
    out流:test[test.serializable.Animal@4f80d6']House:test.serializable.House@193722c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013(与上面的相同)
    out2流:test[test.serializable.Animal@12cc95d']House:test.serializable.House@157fb52.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013(与上面只是值相同,但是地址不一样。)
    测试序列化前后的对象 == :false
    测试序列化后同一流的对象:true
    测试序列化后不同流的对象==:false
    复制代码

    从结果可以看到

            序列化前后对象的地址不同了,但是内容是一样的,而且对象中包含的引用也相同。换句话说,通过序列化操作,我们可以实现对任何可Serializable对象的”深度复制(deep copy)"——这意味着我们复制的是整个对象网,而不仅仅是基本对象及其引用。对于同一流的对象,他们的地址是相同,说明他们是同一个对象,但是与其他流的对象地址却不相同。也就说,只要将对象序列化到单一流中,就可以恢复出与我们写出时一样的对象网,而且只要在同一流中,对象都是同一个。

     补充:

         serialVersionUID 的作用?

             在Java中,软件的兼容性是一个大问题,尤其在使用到对象串行性的时候,那么在某一个对象已经被串行化了,可是这个对象又被修改后重新部署了,那么在这种情况下, 用老软件来读取新文件格式虽然不是什么难事,但是有可能丢失一些信息。 serialVersionUID来解决这些问题,新增的serialVersionUID必须定义成下面这种形式:static final long serialVersionUID=-2805284943658356093L;。其中数字后面加上的L表示这是一个long值。 通过这种方式来解决不同的版本之间的串行话问题。

         Java串行化机制定义的文件格式似乎很脆弱,只要稍微改动一下类的定义,原来保存的对象就可能无法读取。例如,下面是一个简单的类定义: 

    public class Save implements Serializable
    {
    String name;
    
    public void save() throws IOException
    {
    FileOutputStream f = new FileOutputStream("foo");
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(f);
    oos.writeObject(this);
    oos.close();
    }
    }


    如果在这个类定义中增加一个域,例如final int val = 7;,再来读取原来保存的对象,就会出现下面的异常: 

    java.io.InvalidClassException:
    Save; local class incompatible:
    stream classdesc serialVersionUID = -2805284943658356093,
    local class serialVersionUID = 3419534311899376629


    上例异常信息中的数字串表示类定义里各种属性的编码值: 

    ●类的名字(Save)。 

    ●域的名字(name)。 

    ●方法的名字(Save)。 

    ●已实现的接口(Serializable)。 

    改动上述任意一项内容(无论是增加或删除),都会引起编码值变化,从而引起类似的异常警报。这个数字序列称为“串行化版本统一标识符”(serial version universal identifier),简称UID。解决这个问题的办法是在类里面新增一个域serialVersionUID,强制类仍旧使用原来的UID。新增的域必须是: 

    ●static:该域定义的属性作用于整个类,而非特定的对象。 

    ●final:保证代码运行期间该域不会被修改。 

    ●long:它是一个64位的数值。 

    也就是说,新增的serialVersionUID必须定义成下面这种形式:static final long serialVersionUID=-2805284943658356093L;。其中数字后面加上的L表示这是一个long值。 

    当然,改动之后的类不一定能够和原来的对象兼容。例如,如果把一个域的定义从String改成了int,执行逆-串行化操作时系统就不知道如何处理该值,显示出错误信息:java.io.InvalidClassException: Save; incompatible types for field name。

     
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