深入理解Java原生的序列化机制

  • 2022-07-20 19:02:21

概念

一个对象如果想在硬盘上存储,一定就需要借助于一定的数据格式。这种把对象转换为硬盘存储的格式的过程就叫做对象的序列化,同样地,将这些文件再反向转换为程序中对象的操作就叫做反序列化
一些复杂的解决方案可能是将对象转换为json字符串的方式,这种方式的优点是易读,但是效率还是太低,所以java的序列化的解决方案是将对象转换为一个二进制流的形式,来实现数据的持久化,本篇文章将会来详细讲解序列化的实现和原理

实现

准备

我们这里有一个普通的对象,要注意的是这个类和其中用到的所有对象都需要实现序列化接口serializable:

class demo implements serializable {
int val = 10;
string time = new simpledateformat("hh:mm:ss").format(new date());
a a = new a(20);
@override
public string tostring() {
return "[hashcode=" + hashcode() + " val=" + val + ", time=" + time 
+ ", a.val=" + a.val +"]";
}
}

这个a是一个普通的对象,如下:

class a implements serializable {
int val = 20;
public a(int val) {
this.val = val;
}
}

现在我们有一个demo对象,来输出一下这个对象的标志字符串:

demo demo = new demo();
system.out.println(demo.tostring());

输出结果:

[hashcode=1625635731 val=10, time=20:28:56, a.val=20]

序列化

现在,我们需要将这个对象序列化为二进制流,则需要以下的操作:

fileoutputstream fileoutputstream = new fileoutputstream("target");
objectoutputstream objectoutputstream = new objectoutputstream(fileoutputstream);
objectoutputstream.writeobject(demo);
objectoutputstream.flush();
objectoutputstream.close();

这样,demo对象就被我们持久化到硬盘的target文件中了

反序列化

反之,如果我们想将这个对象从target文件中取出,就需要如下的操作:

fileinputstream fileinputstream = new fileinputstream("target");
objectinputstream objectinputstream = new objectinputstream(fileinputstream);
demo newdemo = (demo)objectinputstream.readobject();

检验

现在,我们用以下的语句来检验这两个对象是否是一个对象:

system.out.println(newdemo.tostring());
system.out.println("demo == newdemo : " + (demo == newdemo));

输出

[hashcode=885284298 val=10, time=20:28:56, a.val=20]
demo == newdemo : false

我们会发现,反序列化得到的对象虽然值和原有对象一致,但是其不是同一个对象,这一点很重要

原理

我们打开序列化生成的target文件,这里需要用二进制流的方式打开:

深入理解Java原生的序列化机制

这里可以将文件分为5个部分:

  • 文件头:声明文件是一个对象序列化文件,同时声明了序列化版本
  • 类描述:声明类信息,包括类名、序列化id,以及域的个数等属性
  • 属性描述
  • 父类信息描述
  • 对象属性的实际值

也就是说,在这个二进制文件中,通过这几部分就能表明一个类的全部信息,在反序列化的过程中,java将会按照指定的文件格式来从文件中恢复数据

注意事项

序列化的类一定要实现serializable接口
序列化类中包含的自定义对象都需要实现serializable接口

这两点是为什么呢,我们来看objectoutputstream中的writeobject0方法,这里截取了一小段:

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() + "\n" + debuginfostack.tostring());
} else {
throw new notserializableexception(cl.getname());
}
}

这段代码中的obj不仅仅是被序列化的对象,还会是这个对象中的所有字段,也就是说其中的域对象,必须是字符串、数组、枚举和序列化接口中的一种,否则就会抛出异常

序列化id

其实,还有一点注意事项,我留在了这里来讲:

在序列化和反序列化之间,对象的字段名称、类型和数量均不能改变

这是为什么呢,我们来看反序列化中的一块代码:

if (model.serializable == osc.serializable &&
!cl.isarray() &&
suid != osc.getserialversionuid()) {
throw new invalidclassexception(osc.name,
"local class incompatible: " +
"stream classdesc serialversionuid = " + suid +
", local class serialversionuid = " +
osc.getserialversionuid());
}

这是objectstreamclass中的initnonproxy方法中的一段,这个方法也就是读取我们序列化文件的核心方法,用于初始化类描述符

不过我们重点不在这里,重点是一个suid和osc.getserialversionuid()的比较,这时候就要涉及到一个序列化id的概念了,序列化id的声明类似下面这种形式:

class demo implements serializable {
// 这个序列化id一般的ide都会提供有自动生成的插件,感兴趣的可以自行下载
private static final long serialversionuid = -5809782578272943999l;
// ...
}

java的反序列化成功与否的关键,就是比较文件的序列化id和类的序列化id是否一致,如果一致,则认为文件中的对象和类对象是同一个对象,否则,就说明两个类压根就不是一个类,如果强行转换则很有可能发生异常

但是我们之前没有手动设置序列化id也一样能反序列化成功不是吗?其实,之前能反序列化成功仅仅是因为我们没有改动原来的类,如果我们没有设置序列化id,则以下任何的操作,均会导致反序列化失败:

  • 修改了字段/方法的名称/类型
  • 添加或删除字段/方法

看到了吗,即使我们仅仅修改了字段的名称,也会导致反序列化的失败,如果不注意这一点,将会导致所有反序列化操作的崩溃,但是只要我们设置一个序列化id,即使我们把类中元素删的一干二净,也一样会反序列化成功,只不过是丢失属性而已

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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