理解Java对象序列化

1. 什么是Java对象序列化

Java平台允许我们在内存中创建可复用的Java对象，但一般情况下，只有当JVM处于运行时，这些对象才可能存在，即，这些对象的生命周期不会比JVM的生命周期更长。但在现实应用中，就可能要求在JVM停止运行之后能够保存(持久化)指定的对象，并在将来重新读取被保存的对象。Java对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

使用Java对象序列化，在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来，再将这些字节组装成对象。必须注意地是，对象序列化保存的是对象的"状态"，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。

除了在持久化对象时会用到对象序列化之外，当使用RMI(远程方法调用)，或在网络中传递对象时，都会用到对象序列化。Java序列化API为处理对象序列化提供了一个标准机制，该API简单易用，在本文的后续章节中将会陆续讲到。

2. 简单示例

在Java中，只要一个类实现了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此处将创建一个可序列化的类Person，本文中的所有示例将围绕着该类或其修改版。

Gender类，是一个枚举类型，表示性别

1. public enum Gender {  

2.     MALE, FEMALE  

3. } 

如果熟悉Java枚举类型的话，应该知道每个枚举类型都会默认继承类java.lang.Enum，而该类实现了Serializable接口，所以枚举类型对象都是默认可以被序列化的。

Person类，实现了Serializable接口，它包含三个字段：name，String类型；age，Integer类型；gender，Gender类型。另外，还重写该类的toString()方法，以方便打印Person实例中的内容。

1. 
   

SimpleSerial，是一个简单的序列化程序，它先将一个Person对象保存到文件person.out中，然后再从该文件中读出被存储的Person对象，并打印该对象。

1. public class SimpleSerial {  

2.  

3.     public static void main(String[] args) throws Exception {  

4.         File file = new File("person.out");  

5.  

6.         ObjectOutputStream oout = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));  

7.         Person person = new Person("John", 101, Gender.MALE);  

8.         oout.writeObject(person);  

9.         oout.close();  

10.  

11.         ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));  

12.         Object newPerson = oin.readObject(); // 没有强制转换到Person类型  

13.         oin.close();  

14.         System.out.println(newPerson);  

15.     }  

16. } 

上述程序的输出的结果为：

1. arg constructor  

2. [John, 31, MALE] 

此时必须注意的是，当重新读取被保存的Person对象时，并没有调用Person的任何构造器，看起来就像是直接使用字节将Person对象还原出来的。

当Person对象被保存到person.out文件中之后，我们可以在其它地方去读取该文件以还原对象，但必须确保该读取程序的CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在读取Person对象时并没有显示地使用Person类，如上例所示)，否则会抛出ClassNotFoundException。

3. Serializable的作用

为什么一个类实现了Serializable接口，它就可以被序列化呢？在上节的示例中，使用ObjectOutputStream来持久化对象，在该类中有如下代码：

1. private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {  

2.       ...

3.     if (obj instanceof String) {  

4.         writeString((String) obj, unshared);  

5.     } else if (cl.isArray()) {  

6.         writeArray(obj, desc, unshared);  

7.     } else if (obj instanceof Enum) {  

8.         writeEnum((Enum) obj, desc, unshared);  

9.     } else if (obj instanceof Serializable) {  

10.         writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);  

11.     } else {  

12.         if (extendedDebugInfo) {  

13.             throw new NotSerializableException(cl.getName() + "\n" 

14.                     + debugInfoStack.toString());  

15.         } else {  

16.             throw new NotSerializableException(cl.getName());  

17.         }  

18.     }  

19.     ...  

20. } 

从上述代码可知，如果被写对象的类型是String，或数组，或Enum，或Serializable，那么就可以对该对象进行序列化，否则将抛出NotSerializableException。

4. 默认序列化机制

如果仅仅只是让某个类实现Serializable接口，而没有其它任何处理的话，则就是使用默认序列化机制。使用默认机制，在序列化对象时，不仅会序列化当前对象本身，还会对该对象引用的其它对象也进行序列化，同样地，这些其它对象引用的另外对象也将被序列化，以此类推。所以，如果一个对象包含的成员变量是容器类对象，而这些容器所含有的元素也是容器类对象，那么这个序列化的过程就会较复杂，开销也较大。

5. 影响序列化

在现实应用中，有些时候不能使用默认序列化机制。比如，希望在序列化过程中忽略掉敏感数据，或者简化序列化过程。下面将介绍若干影响序列化的方法。

5.1 transient关键字

当某个字段被声明为transient后，默认序列化机制就会忽略该字段。此处将Person类中的age字段声明为transient，如下所示，

1. public class Person implements Serializable {  

2.     ...  

3.     transient private Integer age = null;  

4.     ...  

5. } 

再执行SimpleSerial应用程序，会有如下输出：

1. arg constructor  

2. [John, null, MALE] 

可见，age字段未被序列化。

5.2 writeObject()方法与readObject()方法

对于上述已被声明为transient的字段age，除了将transient关键字去掉之外，是否还有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person类中添加两个方法：writeObject()与readObject()，如下所示：

1. public class Person implements Serializable {  

2.     ...  

3.     transient private Integer age = null;  

4.     ...  

5.  

6.     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {  

7.         out.defaultWriteObject();  

8.         out.writeInt(age);  

9.     }  

10.  

11.     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {  

12.         in.defaultReadObject();  

13.         age = in.readInt();  

14.     }  

15. } 

在writeObject()方法中会先调用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，该方法会执行默认的序列化机制，如5.1节所述，此时会忽略掉age字段。然后再调用writeInt()方法显示地将age字段写入到ObjectOutputStream中。readObject()的作用则是针对对象的读取，其原理与writeObject()方法相同。再次执行SimpleSerial应用程序，则又会有如下输出：

1. arg constructor  

2. [John, 31, MALE] 

必须注意地是，writeObject()与readObject()都是private方法，那么它们是如何被调用的呢？毫无疑问，是使用反射。详情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的readSerialData方法。

5.3 Externalizable接口

无论是使用transient关键字，还是使用writeObject()和readObject()方法，其实都是基于Serializable接口的序列化。JDK中提供了另一个序列化接口--Externalizable，使用该接口之后，之前基于Serializable接口的序列化机制就将失效。此时将Person类作如下修改，

1. public class Person implements Externalizable {  

2.  

3.     private String name = null;  

4.  

5.     transient private Integer age = null;  

6.  

7.     private Gender gender = null;  

8.  

9.     public Person() {  

10.         System.out.println("none-arg constructor");  

11.     }  

12.  

13.     public Person(String name, Integer age, Gender gender) {  

14.         System.out.println("arg constructor");  

15.         this.name = name;  

16.         this.age = age;  

17.         this.gender = gender;  

18.     }  

19.  

20.     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {  

21.         out.defaultWriteObject();  

22.         out.writeInt(age);  

23.     }  

24.  

25.     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {  

26.         in.defaultReadObject();  

27.         age = in.readInt();  

28.     }  

29.  

30.     @Override 

31.     public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {  

32.  

33.     }  

34.  

35.     @Override 

36.     public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {  

37.  

38.     }  

39.     ...  

40. } 

此时再执行SimpleSerial程序之后会得到如下结果：

1. arg constructor  

2. none-arg constructor  

3. [null, null, null] 

从该结果，一方面，可以看出Person对象中任何一个字段都没有被序列化。另一方面，如果细心的话，还可以发现这此次序列化过程调用了Person类的无参构造器。

Externalizable继承于Serializable，当使用该接口时，序列化的细节需要由程序员去完成。如上所示的代码，由于writeExternal()与readExternal()方法未作任何处理，那么该序列化行为将不会保存/读取任何一个字段。这也就是为什么输出结果中所有字段的值均为空。

另外，使用Externalizable进行序列化时，当读取对象时，会调用被序列化类的无参构造器去创建一个新的对象，然后再将被保存对象的字段的值分别填充到新对象中。这就是为什么在此次序列化过程中Person类的无参构造器会被调用。由于这个原因，实现Externalizable接口的类必须要提供一个无参的构造器，且它的访问权限为public。

参考：http://hi.baidu.com/hellow3c/item/3c8a70572d5df020e6c4a5dd