Java序列化原理详解

前言

关于序列化的几种疑问？

• 什么是序列化？工作中什么时候用到序列化了？
• 为什么实现了java.io.Serializable接口就能序列化？
• java中serialVersionUID 为什么不能改变？
• Serializable序列化和json序列化有什么关系？
• 你都会哪几种对象深拷贝方式？

以上抛出了几个问题，大家都能回答上来吗？回答不上来的话就接着往下看吧。

前提知识：

讲解之前先扩充一些前提知识。

二进制协议和文本协议

首先我们要知道所有的数据在底层的传输都是二进制流，这点是毋庸置疑的。

那什么是文本协议？什么是二进制协议呢？

文本协议

文本协议一般是由一串ACSII字符组成的数据，这些字符包括数字，大小写字母、百分号，还有回车(\r)，换行(\n)以及空格等等。

文本协议设计的目的就是方便人们理解、读懂，所以，协议中通常会加入一些特殊字符用于分隔。

比如日常中发送请求时经常用到的方式： xml, json, formData，他们虽然格式不同，但都有一个特征，自带描述信息。

formData 31bytes

account=sqrtcat&password=123456

json 41bytes

{"account":"sqrtcat","password":"123456"}

xml 94bytes

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <account>sqrtcat</account> <password>123456</password>

但为了便于解析，文本协议不得不添加一些冗余的字符用于分隔命令，降低了其传输的效率；而且只适于传输文本，很难嵌入其他数据，比如一张图片。

二进制协议

二进制协议就是一串字节流，通常包括消息头(header)和消息体(body)，消息头的长度固定，并且消息头包括了消息体的长度。这样就能够从数据流中解析出一个完整的二进制数据。

二进制协议，没有冗余字段，传输高效，方便解析（固定长度，并且可以直接比较字节），缺点就是定义的比较死，哪个位置有哪些东西，是什么意义是定义死的，场景单一。

序列化

首先让百度来解释一下什么是序列化：

序列化 是将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程。在序列化期间，对象将其当前状态写入到临时或持久性存储区。之后，可以通过从存储区中读取或反序列化对象的状态，重新创建该对象。

那我们工作中什么时候用到序列化了？

在创建一个Java类时实现java.io.Serializable接口，将你的对象进行网络传输或者持久化；

使用spring注解@ResponseBody或者使用JSON框架(jackson、Gson、fastjson)等给前端返回json数据。

以上都涉及到了序列化。

为什么实现了java.io.Serializable接口就能序列化？

Java自己提供了一种序列化机制，这种机制能将一个对象序列化成二进制形式，用于写入磁盘或输出到网络，同时将从网络或者磁盘中读取的字节数组，反序列化成对象，在程序中使用。

便是实现java.io包下的Serializable接口，使用JDK 提供的两个输入、输出流对象 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream便可以对java对象进行序列化和反序列化。

java中serialVersionUID 不能改变的原因是避免反序列失败，可能会抛出序列化运行时异常。

Java序列化缺陷

实际工作中会发现我们自己很少会使用java提供的序列化，主要是因为JDK默认的序列化存在着一些非常严重的缺陷，比如它是无法实现跨平台和跨语言的，意思是我们在java中序列化的对象是无法被其他语言或者是被浏览器反序列的。

为了解决这一问题通常将Java对象转换为XML或Json格式进而实现网络传输。

JSON

看下定义：

JSON（JavaScript Object Notation, JS对象简谱）是一种轻量级的数据交换格式。它基于 ECMAScript（European Computer Manufacturers Association, 欧洲计算机协会制定的js规范）的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得 JSON 成为理想的数据交换语言。 易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。它和xml一样都是一种数据交换格式。

我们在后端将需要返回的数据通过json处理成json字符串后转为二进制在网络中传输，浏览器会解析为json字符串，进而我们可以再通过json将json字符串转换为对象。

json 是⼀种很简洁的协议，但可惜的是，它只能传递基本的数型(int,long,string等)，但不能传递byte类型。如果想要传输图⽚等⼆进制⽂件的话，是没办法直接传输。

json序列化在webapi项目中非常流行。因为json非常的直观明了，调用者能够很直观的知道返回的数据信息。

二进制序列化一般情况下数据大小会比xml，json的序列化的更小。但是二进制则不能直观的知道数据的内容信息。

深拷贝

提供几种Java对象深拷贝方案：

//1.构造函数  《不推荐》
//2.implements Cloneable 重写clone()   《不推荐》
//3.序列化后反序列化	 《推荐》
// 使用Apache Commons Lang序列化进行深拷贝
User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);

// 使用Gson序列化进行深拷贝
Gson gson = new Gson();
User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);

// 使用Jackson序列化进行深拷贝
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);

上面我们可以通过json序列化的方式进行对象深拷贝，下面再提供一种使用二进制序列化的方式进行List<对象>深拷贝的实现方式：

    public static <T> List<T> copyList(List<T> source) {
        try {
            ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut);
            out.writeObject(source);

            ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());
            ObjectInputStream inStream = new ObjectInputStream(byteIn);
            List<T> list = (List<T>) inStream.readObject();

            inStream.close();
            byteIn.close();
            out.close();
            byteOut.close();
            return list;
        } catch (Exception e) {
            log.info(e.getMessage(), e);
        }
        return null;
    }

到此这篇关于Java序列化原理详解的文章就介绍到这了,更多相关Java序列化 内容请搜索Devmax以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持Devmax！