对象流、序列化详解

一、序列化和反序列化的概念和引出

1.序列化的用处

要想通过对象流实现对象的传输，带传输的对象要先进行序列化处理，才能保证对象能准确地保存和读取。

注：
①序列化是一种对象持久化的手段，普遍应用在网络传输、RMI等场景；
②对象流：对象作为一种复合型数据，不仅包括多种不同类型的属性数据，还有和类相关的信息，所以简单的流处理无法实现对象的传输和永久保存。为此，Java提供了对象流和对象序列化机制，来保证对象作为一个整体进行I/O流传输。

2.概念

对象的序列化是将对象转换成字节序列，把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。

3.Serializable接口

一个类如果实现了java.io.Serializable接口，这个类的实例（对象）就是一个序列化的对象。Serializable接口中没有方法，因此实现该接口的类不需要额外实现其他的方法。可序列化类的所有子类型本身都是可序列化的。

4.执行过程

当实现了该接口的对象进行输出时，JVM将按照一定的格式（序列化信息）转换成字节进行传输和存储到目的地。当对象输入流从文件或网络上读取对象时，会先读取对象的序列化信息，并根据这一信息创建对象。

5.serialVersionUID

实现了序列化接口的类中会有一个Long型的静态常量serialVersionUID，这个值用于识别具体的类。如果不设置，JVM会自动分配一个值。为了保证类的准确识别，在定义类时应显示设置该值。
​字​面​意​思​上​是​序​列​化​的​版​本​号​，凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量。

6、解决问题：什么时候对象需要被序列化？

①把对象保存到文件中（存储到物理介质）
②对象需要在网络上传输时

二、对象输入流与对象输出流

1.对象输入流类ObjectInputStream

①实现对象的输入操作

  构造方法： public ObjectInputStream(InputStream in)    //创建从指定输入流读取的ObjectInputStream

②类中的方法

Object readObject() // 从ObjectInputStream流中读取对象

③是字节输入流InputStream类的子类

2.对象输入流类ObjectOutputStream

①实现对象的输出操作

构造方法：public ObjectOutputStream(OutputStream out)  //创建写入指定输出流的ObjectInputStream对象

②类中的方法

void writeObject(Object o) // 将指定对象o写入ObjectOutputStream流中

③是字节输出流OutputStream类的子类

三、通过一个例子进行介绍

创建一个可序列化类，将该类的对象写入到文件中。用对象输入流读取并显示对象信息。

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

public class ObjectStream {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			File file;// File类
			FileInputStream fin;// 文件字节输入流
			FileOutputStream fout;// 文件字节输出流
			ObjectInputStream oin;// 对象输入流
			ObjectOutput oout;// 对象输出流

			Scanner scanner = new Scanner(System.in);
			System.out.println("请输入文件名，例如d:\\foo");
			String filename = scanner.nextLine();

			file = new File(filename);// 创建文件对象
			if (!file.exists()) {// 如果文件不存在
				file.createNewFile();// 创建新文件
			}

			// 序列化
			fout = new FileOutputStream(file);// 实例化文件字节输出流
			oout = new ObjectOutputStream(fout);// 实例化对象输出流
			Person person = new Person("张三", 20);// person此时是一个序列化的对象
			oout.writeObject(person);// 用writeObject将对象写入到文件中，序列化的标志
			System.out.println("序列化成功！");
			oout.close();// 关闭对象输出流
			fout.close();// 关闭文件输出流
			System.out.println("对象写入完毕！");

			// 反序列化
			System.out.println("文件" + filename + "的内容是：");
			Person object;
			fin = new FileInputStream(file);// 创建文件输入流
			oin = new ObjectInputStream(fin);// 创建对象输入流
			try {
				object = (Person) oin.readObject();// 强制转换，读取对象中的信息，反序列化的标志
				System.out.println("反序列化成功！");
				System.out.println("读取的对象信息：");
				System.out.println("用户名：" + object.getName());
				System.out.println("年龄：" + object.getAge());

			} catch (ClassNotFoundException e) {
				System.out.println("读取对象失败！");
			}
			oin.close();// 关闭对象输入流
			fin.close();// 关闭文件输入流

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

class Person implements Serializable {// 对象序列化
	private static final long serialVersionUID = 1234567890L;// 设置Long型的静态常量serialVersionUID，用于识别具体的类

	String name;
	int age;

	public Person(String name, int age) {// 含参构造
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName() {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge() {
		this.age = age;
	}

}

四、补充说明：

①writeObject & readObject

有时候需要将一个类的很多对象的信息写入文件，方便二次读取，但是如果一个对象所包含的属性太多，将这些属性信息依次写入文件所需要的代码比较繁杂，为了省事可以使用writeObject方法直接写入对象。读取信息时，只需要使用readObject方法直接读出来。 需要注意的是，使用writeObject所写入的类必须要实现Serializable接口！

查找API文档：

public final void writeObject(Object obj) throws IOException // 将指定的对象写入ObjectOutputStream
obj -----> 要写入的对象

②定义规则：

a、当对象被序列化时，JVM只序列化其字段值，方法和构造器不参与序列化；
b、如果对象的某个字段引用了另一个对象，则被引用对象的字段也将被序列化；
c、有些对象类（如FileInputStream）是不可序列化的，因为字段值与操作系统相关的即时信息；
d、访问控制修饰符对序列化无影响；
e、静态变量不参与序列化，因为它不属于对象。

③另一种解释

对象的序列化：将对象的属性值以字节的形式存储到文件中，是个将对象的状态信息转换为可存储或传输的形式的过程。
对象的反序列化：读取文件的字节内容（原对象的属性值）生成新的对象就叫反序列化。

【注意：Java对象是保存在JVM的堆内存中的，也就是说，如果JVM堆不存在了，那么对象也就跟着消失了。而序列化提供了一种方案，可以让你在即使JVM停机的情况下也能把对象保存下来的方案。就像我们平时用的U盘一样。把Java对象序列化成可存储或传输的形式（如二进制流），比如保存在文件中。这样，当再次需要这个对象的时候，从文件中读取出二进制流，再从二进制流中反序列化出对象。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serialVersionUID是否一致。】

④如果是要序列化对象是一组，可以先把对象存在对象数组里，然后对该对象数组进行序列化。

    Dog dog = new Dog("haha",3,"雄",0);
    Dog dog2 = new Dog("lala",2,"雄",1);
    Dog dog3 = new Dog("wawa",4,"雌",2);
    Dog[] dogs = {dog,dog2,dog3};//将对象存在数组中
    -----> oos.writeObject(dogs); //对一组进行序列化
    
    //当反序列化时，对象数组生成新的对象数组
   Dog[] dog = (Dog[])ois.readObject();  //读取的是对象数组的序列化，所有需要强转型为Dog
                                          类型的数组，接收也是Dog类型的数组

⑤实际应用

a、在很多应用中，需要对某些对象进行序列化，让它们离开内存空间，入住物理硬盘，以便长期保存。比如最常见的是Web服务器中的Session对象，当有10万用户并发访问，就可能出现10万个Session对象，内存可能吃不消，于是Web容器就会把一些Session先序列化到硬盘中，等要用的时候再把保存在硬盘中的对象还原到内存中。
b、当两个进程在进行远程通信时，彼此可以发送各种类型数据，无论是何种类型的数据，都会以二进制序列的形式在网络上传送，发送方需要把这个Java对象转换为字符序列才能在网络上传送；接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

⑥序列化与反序列化步骤

a、对象序列化：

1）创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类型的目标输出流，如文件输出流（FileOutputStream）；
2）通过对象输出流的writeObject（）方法写对象。

b、对象反序列化

1）创建一个对象输入流，它可以包装一个其他类型的源输入流，如文件输入流（FileInputStream）；
2）通过对象输入流的readObject（）方法读取对象。

⑦serialVersionUID的取值

a、serialVersionUID的取值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。如果对类的源代码做了修改，再重新编译的话，新生成的类文件的serialVersionUID的取值有可能发生变化；
b、类的serialVersionUID完全依赖于Java编译器的实现，对于同一个类，用不同的Java编译器编译，有可能会导致不同的serialVersionUID，也有可能相同；
c、为了提高serialVersionUID的独立性和确定性，应在一个可序列化的类中显示定义serialVersionUID，赋予明确的值；
d、阿里巴巴要求程序员谨慎修改serialVersionUID 字段的值。
serialVersionUID是用来验证版本一致性的。所以在做兼容性升级的时候，不要改变类中serialVersionUID的值。

serialVersionUID 既然是验证版本一致性的，在做版本升级的时候（非兼容性升级），记得要修改这个字段的值，这样可以避免序列化混乱。

总结：如果一个类实现了Serializable接口，一定要记得定义serialVersionUID，否则会发生异常。之所以会发生异常，是因为反序列化过程中做了校验，并且如果没有明确定义的话，会根据类名及属性等自动生成一个。

⑧显示定义serialVersionUID的用途

a、在某些场合，希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID；
b、在某些场合，不希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID。