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Java 序列化與反序列化理解

(Java序列化是指把Java物件轉換為位元組序列的過程;而Java反序列化是指把位元組序列恢復為Java物件的過程。)

Java 序列化

Java 提供了一種物件序列化的機制,該機制中,一個物件可以被表示為一個位元組序列,該位元組序列包括該物件的資料、有關物件的型別的資訊和儲存在物件中資料的型別。

將序列化物件寫入檔案之後,可以從檔案中讀取出來,並且對它進行反序列化,也就是說,物件的型別資訊、物件的資料,還有物件中的資料型別可以用來在記憶體中新建物件。

整個過程都是 Java 虛擬機器(JVM)獨立的,也就是說,在一個平臺上序列化的物件可以在另一個完全不同的平臺上反序列化該物件。

類 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 是高層次的資料流,它們包含反序列化和序列化物件的方法。

ObjectOutputStream 類包含很多寫方法來寫各種資料型別,但是一個特別的方法例外:

public final void writeObject(Object x) throws IOException

上面的方法序列化一個物件,並將它傳送到輸出流。相似的 ObjectInputStream 類包含如下反序列化一個物件的方法:

public final Object readObject() throws IOException,

                                          ClassNotFoundException  

該方法從流中取出下一個物件,並將物件反序列化。它的返回值為Object,因此,你需要將它轉換成合適的資料型別。

為了演示序列化在Java中是怎樣工作的,我將使用之前教程中提到的Employee類,假設我們定義瞭如下的Employee類,該類實現了Serializable 介面。

Employee.java 檔案程式碼:

public class Employee implements java.io.Serializable

{

     public String name;

     public String address;

     public transient int SSN;

     public int number;

     public void mailCheck()  {

     System.out.println("Mailing a check to " + name + " " + address);

      }

}

請注意,一個類的物件要想序列化成功,必須滿足兩個條件:

該類必須實現 java.io.Serializable 物件。

該類的所有屬性必須是可序列化的。如果有一個屬性不是可序列化的,則該屬性必須註明是短暫的。

如果你想知道一個 Java 標準類是否是可序列化的,請檢視該類的文件。檢驗一個類的例項是否能序列化十分簡單, 只需要檢視該類有沒有實現 java.io.Serializable介面。


序列化物件

ObjectOutputStream 類用來序列化一個物件,如下的 SerializeDemo 例子例項化了一個 Employee 物件,並將該物件序列化到一個檔案中。

該程式執行後,就建立了一個名為 employee.ser 檔案。該程式沒有任何輸出,但是你可以通過程式碼研讀來理解程式的作用。

注意: 當序列化一個物件到檔案時, 按照 Java 的標準約定是給檔案一個 .ser 副檔名。

SerializeDemo.java 檔案程式碼:
import java.io.*;
 
public class SerializeDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Employee e = new Employee();
      e.name = "Reyan Ali";
      e.address = "Phokka Kuan, Ambehta Peer";
      e.SSN = 11122333;
      e.number = 101;
      try
      {
         FileOutputStream fileOut =
         new FileOutputStream("/tmp/employee.ser");
         ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
         out.writeObject(e);
         out.close();
         fileOut.close();
         System.out.printf("Serialized data is saved in /tmp/employee.ser");
      }catch(IOException i)
      {
          i.printStackTrace();
      }
   }
}

反序列化物件

下面的 DeserializeDemo 程式例項了反序列化,/tmp/employee.ser 儲存了 Employee 物件。

DeserializeDemo.java 檔案程式碼:
import java.io.*;
 
public class DeserializeDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Employee e = null;
      try
      {
         FileInputStream fileIn = new FileInputStream("/tmp/employee.ser");
         ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
         e = (Employee) in.readObject();
         in.close();
         fileIn.close();
      }catch(IOException i)
      {
         i.printStackTrace();
         return;
      }catch(ClassNotFoundException c)
      {
         System.out.println("Employee class not found");
         c.printStackTrace();
         return;
      }
      System.out.println("Deserialized Employee...");
      System.out.println("Name: " + e.name);
      System.out.println("Address: " + e.address);
      System.out.println("SSN: " + e.SSN);
      System.out.println("Number: " + e.number);
    }
}

以上程式編譯執行結果如下所示:

Deserialized Employee...
Name: Reyan Ali
Address:Phokka Kuan, Ambehta Peer
SSN: 0
Number:101

這裡要注意以下要點:

readObject() 方法中的 try/catch程式碼塊嘗試捕獲 ClassNotFoundException 異常。對於 JVM 可以反序列化物件,它必須是能夠找到位元組碼的類。如果JVM在反序列化物件的過程中找不到該類,則丟擲一個 ClassNotFoundException 異常。

注意,readObject() 方法的返回值被轉化成 Employee 引用。

當物件被序列化時,屬性 SSN 的值為 111222333,但是因為該屬性是短暫的,該值沒有被髮送到輸出流。所以反序列化後 Employee 物件的 SSN 屬性為 0。

Serializable 的作用

為什麼一個類實現了Serializable介面,它就可以被序列化呢?在上節的示例中,使用ObjectOutputStream來持久化物件,在該類中有如下程式碼:

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

從上述程式碼可知,如果被寫物件的型別是String,或陣列,或Enum,或Serializable,那麼就可以對該物件進行序列化,否則將丟擲NotSerializableException。

關於 java 中的序列化與反序列化

關於序列化,常又稱為持久化,將其寫入磁碟中。

進而對於編碼規則來說:

任一一個實體類必須要去實現 Serializable 介面,方便以後將該類持久化,或者將其用於轉為位元組陣列,用於網路傳輸。

對於一個實體類,不想將所有的屬性都進行序列化,有專門的關鍵字 transient:

private transient String name;

當對該類序列化時,會自動忽略被 transient 修飾的屬性。

 

採用Java序列化與反序列化技術,一是可以實現資料的持久化,在MVC模式中很是有用;

二是可以物件資料的遠端通訊。