Java I/O中的对象序列化
Java I/O中的对象序列化
对象序列化主要是为了支持两种主要的特性，一是Java远程方法调用(RMI)，另外一个是序列化Java Beans。
1. 实现了Serializable接口的对象的序列化
要序列化一个对象，首先要创建OutputStream对象，然后将其封装在一个ObjectOutputStream对象内。此时，调用writeObject()方法将对象序列化并发送给OutputStream。在反序列化时，需要将一个InputStream封装在ObjectInputStream内，然后调用readObject()，得到的结果是一个Object对象，需要进行转型得到最后所需的对象。需要注意的是，在对一个Serializable对象进行反序列化的过程中，没有调用任何构造器，包括缺省的构造器，整个对象都是通过从InputStream中取得数据恢复过来的。对象序列化是面向字节的，因此采用InputStream和OutputStream层次结构。
2. 实现了Externalizable接口的对象的序列化
Externalizable接口继承了Serializable接口，同时添加了writeExternal()和readExternal()，它们在序列化和反序列化过程中会被自动调用。出于安全的考虑，可以将需要序列化的对象在上述方法中显式处理，否则不用在上述两个方法内考虑。注意，对于实现了Serializable接口的对象，对象完全以它存储的二进制位为基础来构造，不调用构造器。而对于一个Externalizable对象，所有普通的缺省构造器都会被调用，然后调用readExternal()。
3. transient关键字
在某些情况下，有些特定的子对象不希望Java序列化机制自动保存与恢复，即使对象中的这些信息是private的，经过序列化处理，就可以通过读取文件或者拦截网络传输的方式来访问到它。实现了Externalizable接口的对象的writeExternal()方法可以对需要的对象进行显式的序列化，但是如果我们操作的是一个实现了Serializable接口的对象，就只能用transient关键字逐个字段的关闭序列化，只需要在字段定义前加上该关键字即可。
4. 实现了Serializable接口的同时，提供两个方法
private void writeObject(ObjectOutputStream stream) throws IOException
private void readObject(ObjectInputStream stream)
throws IOException, ClassNotFoundException
这种方法使用起来比较混乱，仅仅提供了这样的一种功能，绝大多数情况下，使用前面三种方法就能满足需求。
目前 网络上关于对象序列化的文章不少，但是我发现详细叙述用法和原理的文章太少。本人把自己经过经验总结和实际运用中的体会写成的学习笔记贡献给大家。希望能为整个java社区的繁荣做一点事情。序列化的过程就是对象写入字节流和从字节流中读取对象。将对象状态转换成字节流之后，可以用java.io包中的各种字节流类将其保存到文件中，管道到另一线程中或通过网络连接将对象数据发送到另一主机。对象序列化功能非常简单、强大，在RMI、Socket、JMS、EJB都有应用。对象序列化问题在网络编程中并不是最激动人心的课题，但却相当重要，具有许多实用意义。
一：对象序列化可以实现分布式对象。主要应用例如：RMI要利用对象序列化运行远程主机上的服务，就像在本地机上运行对象时一样。
二：java对象序列化不仅保留一个对象的数据，而且递归保存对象引用的每个对象的数据。可以将整个对象层次写入字节流中，可以保存在文件中或在网络连接上传递。利用对象序列化可以进行对象的“深复制”，即复制对象本身及引用的对象本身。序列化一个对象可能得到整个对象序列。
从上面的叙述中，我们知道了对象序列化是java编程中的必备武器，那么让我们从基础开始，好好学习一下它的机制和用法。
java序列化比较简单，通常不需要编写保存和恢复对象状态的定制代码。实现java.io.Serializable接口的类对象可以转换成字节流或从字节流恢复，不需要在类中增加任何代码。只有极少数情况下才需要定制代码保存或恢复对象状态。这里要注意：不是每个类都可序列化，有些类是不能序列化的，例如涉及线程的类与特定JVM有非常复杂的关系。
序列化机制：
序列化分为两大部分：序列化和反序列化。序列化是这个过程的第一部分，将数据分解成字节流，以便存储在文件中或在网络上传输。反序列化就是打开字节流并重构对象。对象序列化不仅要将基本数据类型转换成字节表示，有时还要恢复数据。恢复数据要求有恢复数据的对象实例。ObjectOutputStream中的序列化过程与字节流连接，包括对象类型和版本信息。反序列化时，JVM用头信息生成对象实例，然后将对象字节流中的数据复制到对象数据成员中。下面我们分两大部分来阐述：
处理对象流：
（序列化过程和反序列化过程）
java.io包有两个序列化对象的类。ObjectOutputStream负责将对象写入字节流，ObjectInputStream从字节流重构对象。
我们先了解ObjectOutputStream类吧。ObjectOutputStream类扩展DataOutput接口。
writeObject()方法是最重要的方法，用于对象序列化。如果对象包含其他对象的引用，则writeObject()方法递归序列化这些对象。每个ObjectOutputStream维护序列化的对象引用表，防止发送同一对象的多个拷贝。（这点很重要）由于writeObject()可以序列化整组交叉引用的对象，因此同一ObjectOutputStream实例可能不小心被请求序列化同一对象。这时，进行反引用序列化，而不是再次写入对象字节流。
下面，让我们从例子中来了解ObjectOutputStream这个类吧。
// 序列化 today's date 到一个文件中.
FileOutputStream f = new FileOutputStream("tmp");
ObjectOutputStream s = new ObjectOutputStream(f);
s.writeObject("Today");
s.writeObject(new Date());
s.flush();
现在，让我们来了解ObjectInputStream这个类。它与ObjectOutputStream相似。它扩展DataInput接口。 ObjectInputStream中的方法镜像DataInputStream中读取Java基本数据类型的公开方法。readObject()方法从字节流中反序列化对象。每次调用readObject()方法都返回流中下一个Object。对象字节流并不传输类的字节码，而是包括类名及其签名。 readObject()收到对象时，JVM装入头中指定的类。如果找不到这个类，则readObject()抛出 ClassNotFoundException,如果需要传输对象数据和字节码，则可以用RMI框架。ObjectInputStream的其余方法用于定制反序列化过程。
例子如下：
//从文件中反序列化 string 对象和 date 对象
FileInputStream in = new FileInputStream("tmp");
ObjectInputStream s = new ObjectInputStream(in);
String today = (String)s.readObject();
Date date = (Date)s.readObject();
定制序列化过程:
序列化通常可以自动完成，但有时可能要对这个过程进行控制。java可以将类声明为serializable，但仍可手工控制声明为static或transient的数据成员。
例子：一个非常简单的序列化类。
public class simpleSerializableClass implements Serializable{
String sToday="Today:";
transient Date dtToday=new Date();
}
序列化时，类的所有数据成员应可序列化除了声明为transient或static的成员。将变量声明为transient告诉JVM我们会负责将变元序列化。将数据成员声明为transient后，序列化过程就无法将其加进对象字节流中，没有从transient数据成员发送的数据。后面数据反序列化时，要重建数据成员（因为它是类定义的一部分），但不包含任何数据，因为这个数据成员不向流中写入任何数据。记住，对象流不序列化static或 transient。我们的类要用writeObject()与readObject()方法以处理这些数据成员。使用writeObject()与 readObject()方法时，还要注意按写入的顺序读取这些数据成员。
关于如何使用定制序列化的部分代码如下：
//重写writeObject()方法以便处理transient的成员。
public void writeObject(ObjectOutputStream outputStream) throws IOException{
outputStream.defaultWriteObject();//使定制的writeObject()方法可以
利用自动序列化中内置的逻辑。
outputStream.writeObject(oSocket.getInetAddress());
outputStream.writeInt(oSocket.getPort());
}
//重写readObject()方法以便接收transient的成员。
private void readObject(ObjectInputStream inputStream) throws IOException,ClassNotFoundException{
inputStream.defaultReadObject();//defaultReadObject()补充自动序列化
InetAddress oAddress=(InetAddress)inputStream.readObject();
int iPort =inputStream.readInt();
oSocket = new Socket(oAddress,iPort);
iID=getID();
dtToday =new Date();
}
完全定制序列化过程:
如果一个类要完全负责自己的序列化，则实现Externalizable接口而不是Serializable接口。Externalizable接口定义包括两个方法writeExternal()与readExternal()。利用这些方法可以控制对象数据成员如何写入字节流.类实现 Externalizable时，头写入对象流中，然后类完全负责序列化和恢复数据成员，除了头以外，根本没有自动序列化。这里要注意了。声明类实现 Externalizable接口会有重大的安全风险。writeExternal()与readExternal()方法声明为public，恶意类可以用这些方法读取和写入对象数据。如果对象包含敏感信息，则要格外小心。这包括使用安全套接或加密整个字节流。到此为至，我们学习了序列化的基础部分知识。关于序
列化的高级教程，以后再述。