1. 對(duì)象序列化定義

Java平臺(tái)允許我們?cè)趦?nèi)存中創(chuàng)建可復(fù)用的Java對(duì)象，但一般情況下，只有當(dāng)JVM處于運(yùn)行時(shí)，這些對(duì)象才可能存在，即，這些對(duì)象的生命周期不會(huì) 比JVM的生命周期更長(zhǎng)。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，就可能要求在JVM停止運(yùn)行之后能夠保存(持久化)指定的對(duì)象，并在將來(lái)重新讀取被保存的對(duì)象。Java對(duì)象序 列化就能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)該功能。

使用Java對(duì)象序列化，在保存對(duì)象時(shí)，會(huì)把其狀態(tài)保存為一組字節(jié)，在未來(lái)，再將這些字節(jié)組裝成對(duì)象。必須注意地是，對(duì)象序列化保存的是對(duì)象的"狀態(tài)"，即它的成員變量。由此可知，對(duì)象序列化不會(huì)關(guān)注類中的靜態(tài)變量。

除了在持久化對(duì)象時(shí)會(huì)用到對(duì)象序列化之外，當(dāng)使用RMI(遠(yuǎn)程方法調(diào)用)，或在網(wǎng)絡(luò)中傳遞對(duì)象時(shí)，都會(huì)用到對(duì)象序列化。

2. 簡(jiǎn)單實(shí)例

在Java中，只要一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口，那么它就可以被序列化。此處將創(chuàng)建一個(gè)可序列化的類Person。
Gender類，是一個(gè)枚舉類型，表示性別

public enum Gender {  
    MALE, FEMALE  
}

枚舉類型都會(huì)默認(rèn)繼承類java.lang.Enum，而該類實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，所以枚舉類型對(duì)象都是默認(rèn)可以被序列化的

Person類，實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，它包含三個(gè)字段：name，String類型；age，Integer類型；gender，Gender類型。另外，還重寫該類的toString()方法，以方便打印Person實(shí)例中的內(nèi)容

class Person implements Serializable{
    private String name = null;
    private int age = 0;
    private Gender gender = Gender.FEMALE;

    public Person() {
        System.out.println("無(wú)參構(gòu)造器");
    }

    public Person(int age, Gender gender, String name) {
        System.out.println("參構(gòu)造器");
        this.age = age;
        this.gender = gender;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", gender=" + gender +
                '}';
    }
}

測(cè)試程序

public static void main(String[] args) throws Exception {
      File person = new File("src\\main\\resources\\person.out");
      ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(person));

      Person p = new Person(27, Gender.FEMALE, "hahah");
      out.writeObject(p);
      out.close();

      ObjectInput in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(person));
      Object per = in.readObject();
      in.close();
      System.out.println(per);
  }

輸出結(jié)果為：

參構(gòu)造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

此時(shí)必須注意的是，當(dāng)重新讀取被保存的Person對(duì)象時(shí)，并沒有調(diào)用Person的任何構(gòu)造器，看起來(lái)就像是直接使用字節(jié)將Person對(duì)象還原出來(lái)的。

當(dāng)Person對(duì)象被保存到person.out文件中之后，我們可以在其它地方去讀取該文件以還原對(duì)象，但必須確保該讀取程序的 CLASSPATH中包含有Person.class(哪怕在讀取Person對(duì)象時(shí)并沒有顯示地使用Person類，如上例所示)，否則會(huì)拋出 ClassNotFoundException。

3. Serializable的作用

private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException {
  // remaining cases
  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());
      }
  }
}

從上述代碼可知，如果被寫對(duì)象的類型是String，或數(shù)組，或Enum，或Serializable，那么就可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行序列化，否則將拋出NotSerializableException

4. 默認(rèn)序列化機(jī)制

如果僅僅只是讓某個(gè)類實(shí)現(xiàn)Serializable接口，而沒有其它任何處理的話，則就是使用默認(rèn)序列化機(jī)制。使用默認(rèn)機(jī)制，在序列化對(duì)象時(shí)，不僅 會(huì)序列化當(dāng)前對(duì)象本身，還會(huì)對(duì)該對(duì)象引用的其它對(duì)象也進(jìn)行序列化，同樣地，這些其它對(duì)象引用的另外對(duì)象也將被序列化，以此類推。所以，如果一個(gè)對(duì)象包含的 成員變量是容器類對(duì)象，而這些容器所含有的元素也是容器類對(duì)象，那么這個(gè)序列化的過(guò)程就會(huì)較復(fù)雜，開銷也較大。

5. 影響序列化

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，有些時(shí)候不能使用默認(rèn)序列化機(jī)制。比如，希望在序列化過(guò)程中忽略掉敏感數(shù)據(jù)，或者簡(jiǎn)化序列化過(guò)程。下面將介紹若干影響序列化的方法。

5.1 transient關(guān)鍵字

當(dāng)某個(gè)字段被聲明為transient后，默認(rèn)序列化機(jī)制就會(huì)忽略該字段。此處將Person類中的age字段聲明為transient，如下所示，

public class Person implements Serializable {  
    ...  
    transient private int age = 0;
    transient private Gender gender = Gender.FEMALE;
    ...  
}

輸出

參構(gòu)造器

Person{age=0, name='hahah', gender=null}

可見，age、gender字段未被序列化，都為默認(rèn)初始化的值

5.2 writeObject()方法與readObject()方法

對(duì)于上述已被聲明為transitive的字段age，除了將transitive關(guān)鍵字去掉之外，是否還有其它方法能使它再次可被序列化？方法之一就是在Person類中添加兩個(gè)方法：writeObject()與readObject()，如下所示：

public class Person implements Serializable {  
    ...  
    transient private Integer age = null;  
    ...  

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.defaultWriteObject();
        out.writeInt(age);
        out.writeObject(gender);
    }

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        in.defaultReadObject();
        age = in.readInt();
        gender = (Gender) in.readObject();
    }
}

輸出

參構(gòu)造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

在writeObject()方法中會(huì)先調(diào)用ObjectOutputStream中的defaultWriteObject()方法，該方法會(huì)執(zhí) 行默認(rèn)的序列化機(jī)制，如5.1節(jié)所述，此時(shí)會(huì)忽略掉age字段。然后再調(diào)用writeInt()方法顯示地將age字段寫入到 ObjectOutputStream中。readObject()的作用則是針對(duì)對(duì)象的讀取，其原理與writeObject()方法相同。

必須注意地是，writeObject()與readObject()都是private方法，那么它們是如何被調(diào)用的呢？毫無(wú)疑問(wèn)，是使用反射。 詳情可以看看ObjectOutputStream中的writeSerialData方法，以及ObjectInputStream中的 readSerialData方法。

5.3 Externalizable接口

無(wú)論是使用transient關(guān)鍵字，還是使用writeObject()和readObject()方法，其實(shí)都是基于Serializable 接口的序列化。JDK中提供了另一個(gè)序列化接口--Externalizable，使用該接口之后，之前基于Serializable接口的序列化機(jī)制就 將失效。此時(shí)將Person類作如下修改

class PersonEx implements Externalizable{
    private String name = null;
    transient private int age = 0;
    transient private Gender gender = Gender.FEMALE;

    public PersonEx() {
        System.out.println("無(wú)參構(gòu)造器");
    }

    public PersonEx(int age, Gender gender, String name) {
        System.out.println("參構(gòu)造器");
        this.age = age;
        this.gender = gender;
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", gender=" + gender +
                '}';
    }

    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {

    }

    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {

    }
}

創(chuàng)建測(cè)試程序

File personE = new File("src\\main\\resources\\personE.out");
ObjectOutputStream outE = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(personE));

PersonEx pE = new PersonEx(27, Gender.FEMALE, "hahah");
outE.writeObject(pE);
outE.close();

ObjectInput inE = new ObjectInputStream(new FileInputStream(personE));
Object perE = inE.readObject();
inE.close();
System.out.println(perE);

輸出結(jié)果

參構(gòu)造器

無(wú)參構(gòu)造器

Person{age=0, name='null', gender=FEMALE}

一方面，可以看出Person對(duì)象中任何一個(gè)字段都沒有被序列化,另一方面，還可以發(fā)現(xiàn)這此次序列化過(guò)程調(diào)用了Person類的無(wú)參構(gòu)造器

xternalizable繼承于Serializable，當(dāng)使用該接口時(shí)，序列化的細(xì)節(jié)需要由程序員去完成。如上所示的代碼，由于 writeExternal()與readExternal()方法未作任何處理，那么該序列化行為將不會(huì)保存/讀取任何一個(gè)字段。這也就是為什么輸出結(jié) 果中所有字段的值均為空。

另外，使用Externalizable進(jìn)行序列化時(shí)，當(dāng)讀取對(duì)象時(shí)，會(huì)調(diào)用被序列化類的無(wú)參構(gòu)造器去創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，然后再將被保存對(duì)象的字段 的值分別填充到新對(duì)象中。這就是為什么在此次序列化過(guò)程中Person類的無(wú)參構(gòu)造器會(huì)被調(diào)用。由于這個(gè)原因，實(shí)現(xiàn)Externalizable接口的類 必須要提供一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造器，且它的訪問(wèn)權(quán)限為public。

對(duì)上述Person類進(jìn)行進(jìn)一步的修改，使其能夠?qū)ame與age字段進(jìn)行序列化，但忽略掉gender字段，如下代碼所示：

@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
   name = (String) in.readObject();
   age = in.readInt();
}

@Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
   out.writeObject(name);
   out.writeInt(age);
}

輸出結(jié)果

參構(gòu)造器

無(wú)參構(gòu)造器

Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}

5.4 readResolve()方法

當(dāng)我們使用Singleton模式時(shí)，應(yīng)該是期望某個(gè)類的實(shí)例應(yīng)該是唯一的，但如果該類是可序列化的，那么情況可能略有不同。此時(shí)對(duì)第2節(jié)使用的Person類進(jìn)行修改，使其實(shí)現(xiàn)Singleton模式，如下所示

class PersonS implements Serializable {

    private static class InstanceHolder {
        private static final PersonS instatnce = new PersonS("John", 31, Gender.MALE);
    }

    public static PersonS getInstance() {
        return InstanceHolder.instatnce;
    }

    private String name = null;

    private Integer age = null;

    private Gender gender = null;

    private PersonS() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    private PersonS(String name, Integer age, Gender gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public Gender getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(Gender gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

創(chuàng)建測(cè)試

System.out.println("---------------------------------------------------------");

File personS = new File("src\\main\\resources\\personS.out");
ObjectOutputStream outS = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(personS));

outS.writeObject(PersonS.getInstance());
outS.close();

ObjectInput inS = new ObjectInputStream(new FileInputStream(personS));
Object perS = inS.readObject();
inS.close();
System.out.println(perS);
System.out.println(PersonS.getInstance() == perS);

輸出結(jié)果

arg constructor
Person{age=31, name='John', gender=MALE}
false

值得注意的是，從文件person.out中獲取的Person對(duì)象與Person類中的單例對(duì)象并不相等。為了能在序列化過(guò)程仍能保持單例的特性，可以在Person類中添加一個(gè)readResolve()方法，在該方法中直接返回Person的單例對(duì)象，如下所示：

private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
    return InstanceHolder.instatnce;
}

輸出結(jié)果：

arg constructor
Person{age=27, name='hahah', gender=FEMALE}
true

無(wú)論是實(shí)現(xiàn)Serializable接口，或是Externalizable接口，當(dāng)從I/O流中讀取對(duì)象時(shí)，readResolve()方法都會(huì)被調(diào)用到。實(shí)際上就是用readResolve()中返回的對(duì)象直接替換在反序列化過(guò)程中創(chuàng)建的對(duì)象。