java梳理-序列化与反序列化

一背景：

之前笔记关于rpc框架介绍中，提到为了调用远程服务，需要再确定消息结构后考虑序列化与反序列化，序列化主要是把对象转换成二进制码便于网络传输，反序列化就是相反的，主要目的是生成对象便于后续处理。好处就是： 它自动屏蔽了操作系统的差异，字节顺序等，可以实现不同环境主机跨网络的访问。

二相关知识点：

  基础知识
  序列化ID

  静态变量序列化

 父类的序列化与 Transient 关键字
 对敏感字段加密

下面是针对上面主题进行展开整理。

三 基础：

java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。
　　java.io.ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。
　　只有实现了Serializable和Externalizable接口的类的对象才能被序列化。Externalizable接口继承自 Serializable接口，实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为，而仅实现Serializable接口的类可以 采用默认的序列化方式 。
　　对象序列化包括如下步骤：
　　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；
　　2） 通过对象输出流的writeObject()方法写对象。
对象反序列化的步骤如下：
　　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；
　　2） 通过对象输入流的readObject()方法读取对象。

代码如下：

person类：

public class Person implements Serializable {

 private static final long serialVersionUID = -8347820354686844949L;
 private int age;
 private String name;
 public Person(int age,String name){
 this.age =age;
 this.name = name;
 }
 public int getAge() {
 return age;
 }
 public String getName() {
 return name;
 } 
 public void setAge(int age) {
 this.age = age;
 }
 public void setName(String name) {
 this.name = name;
 }
 public String toString(){
 return "name="+name+",age="+age;
 }
}

运行结果：

Person对象序列化成功！

Person对象反序列化成功！

name=nick,age=13

 四序列化ID

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序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。清单 1 中，虽然两个类的功能代码完全一致，但是序列化 ID 不同，他们无法相互序列化和反序列化。

简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体（类）的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。

当实现java.io.Serializable接口的实体（类）没有显式地定义一个名为serialVersionUID，类型为long的变量时，Java序列化机制会根据编译的class自动生成一个serialVersionUID作序列化版本比较用，这种情况下，只有同一次编译生成的class才会生成相同的serialVersionUID 。

如果我们不希望通过编译来强制划分软件版本，即实现序列化接口的实体能够兼容先前版本，未作更改的类，就需要显式地定义一个名为serialVersionUID，类型为long的变量，不修改这个变量值的序列化实体都可以相互进行串行化和反串行化。

下面是demo

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class TestSerialversionUID {

 public static void main(String[] args) throws Exception {
 SerializeCustomer();// 序列化Customer对象
 Customer customer = DeserializeCustomer();// 反序列Customer对象
 System.out.println(customer);
 }
 private static void SerializeCustomer() throws FileNotFoundException,
 IOException {
 Customer customer = new Customer("gacl",25);
 // ObjectOutputStream 对象输出流
 ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
 new File("E:/Customer.txt")));
 oo.writeObject(customer);
 System.out.println("Customer对象序列化成功！");
 oo.close();
 }
 private static Customer DeserializeCustomer() throws Exception, IOException {
 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
 new File("E:/Customer.txt")));
 Customer customer = (Customer) ois.readObject();
 System.out.println("Customer对象反序列化成功！");
 return customer;
 }
}
class Customer implements Serializable {
 //Customer类中没有定义serialVersionUID
 private String name;
 private int age;
 public Customer(String name, int age) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 }
 @Override
 public String toString() {
 return "name=" + name + ", age=" + age;
 }
}

 能运行成功：

 如果我们修改一下customer属性，增加一个sex属性；

class Customer implements Serializable {
 //Customer类中没有定义serialVersionUID
 private String name;
 private int age;
 //新添加的sex属性
 private String sex;
 
 public Customer(String name, int age) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 } 
 public Customer(String name, int age,String sex) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 this.sex = sex;
 } 
 @Override
 public String toString() {
 return "name=" + name + ", age=" + age;
 }
}

运行反序列化，报错：

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: Customer; local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = 5299433418934845969, local class serialVersionUID = 1780539666092158231

也就是修改过后的class，不兼容了，处于安全机制考虑，程序抛出了错误，并且拒绝载入。上面例子 没有指定Customer类的serialVersionUID的，那么java编译器会自动给这个class进行一个摘要算法，类似于指纹算法，只要这个文件 多一个空格，得到的UID就会截然不同的，可以保证在这么多类中，这个编号是唯一的。所以，添加了一个字段后，由于没有显指定 serialVersionUID，编译器又为我们生成了一个UID，当然和前面保存在文件中的那个不会一样了，于是就出现了2个序列化版本号不一致的错误。因此，只要我们自己指定了serialVersionUID，就可以在序列化后，去添加一个字段，或者方法，而不会影响到后期的还原，还原后的对象照样可以使用，而且还多了方法或者属性可以用。

 

 总结：

 类的serialVersionUID的默认值完全依赖于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。为了提高serialVersionUID的独立性和确定性，强烈建议在一个可序列化类中显示的定义serialVersionUID，为它赋予明确的值。显式地定义serialVersionUID有两种用途：

1、 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；
　　2、 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。（可以理解为强制客户端升级）

五静态变量序列化

静态变量序列化问题代码

  上图 中的 main 方法，将对象序列化后，修改静态变量的数值，再将序列化对象读取出来，然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来。 对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此  序列化并不保存静态变量 。

六 父类的序列化与 Transient 关键字

6.1父类可序列化子类也可序列化

 6.2 一个子类实现了 Serializable 接口，它的父类都没有实现 Serializable 接口，序列化该子类对象，然后反序列化后输出父类定义的某变量的数值，该变量数值与序列化时的数值不同

要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口 。如果父类不实现的话的，就  需要有默认的无参的构造函数 。在父类没有实现 Serializable 接口时，虚拟机是不会序列化父对象的，而一个 Java 对象的构造必须先有父对象，才有子对象，反序列化也不例外。所以反序列化时，为了构造父对象，只能调用父类的无参构造函数作为默认的父对象。因此当我们取父对象的变量值时，它的值是调用父类无参构造函数后的值。如果你考虑到这种序列化的情况，在父类无参构造函数中对变量进行初始化，否则的话，父类变量值都是默认声明的值，如 int 型的默认是 0，string 型的默认是 null。参见下图

6.3  Transient （临时）
  Transient 关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。换句话说，这个字段的生命周期仅存于调用者的内存中而不会写到磁盘里持久化。

我们熟悉使用 Transient 关键字可以使得字段不被序列化，那么还有别的方法吗？根据父类对象序列化的规则，我们可以将不需要被序列化的字段抽取出来放到父类中，子类实现 Serializable 接口，父类不实现，根据父类序列化规则，父类的字段数据将不被序列化，形成类图如图 2 所示。

上图中可以看出，attr1、attr2、attr3、attr5 都不会被序列化，放在父类中的好处在于当有另外一个 Child 类时，attr1、attr2、attr3 依然不会被序列化，不用重复抒写 transient，代码简洁。

七 对敏感字段加密

  服务器端给客户端发送序列化对象数据，对象中有一些数据是敏感的，比如密码字符串等，希望对该密码字段在序列化时，进行加密，而客户端如果拥有解密的密钥，只有在客户端进行反序列化时，才可以对密码进行读取，这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

解决：在序列化过程中，虚拟机会试图调用对象类里的 writeObject 和 readObject 方法，进行用户自定义的序列化和反序列化，如果没有这样的方法，则默认调用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。用户自定义的 writeObject 和 readObject 方法可以允许用户控制序列化的过程，比如可以在序列化的过程中动态改变序列化的数值。基于这个原理，可以在实际应用中得到使用，用于敏感字段的加密工作，清单 3 展示了这个过程。

  

 上图 的 writeObject 方法中，对密码进行了加密，在 readObject 中则对 password 进行解密，只有拥有密钥的客户端，才可以正确的解析出密码，确保了数据的安全。

实际RMI调用接口中，常见服务提供方提供key,供调用方加密，双方约定好加密方式， 客户端对密码进行加密，服务器端进行解密，确保数据传输的安全性 。

本篇先整理到这里吧。

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参考：

http://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3777987.html

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/18989711/

http://www.cnblogs.com/lanxuezaipiao/p/3369962.html