Java ---- 序列化

摘要：使用对象序列化，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。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。对象的读写类中对象的序列化工作是通过和来完成的。这就是为什么在此序列化过程中的无参构造器会被调用。

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。

简而言之，就是让对象想基本数据类型和字符串类型一样，通过输入输出字节流ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream进行写和读操作。

当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候

当你想用套接字在网络上传送对象的时候

当你想通过RMI传输对象的时候

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。

import java.io.*;
import java.util.*;

class User implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private Date birthday;
    private transient String gender;
    private static int test =1;
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

    public User() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    public User(String name, Integer age,Date birthday,String gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
        this.gender = gender;
    }

    public void setTest(int Newtest) {
        this.test = Newtest;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name="" + name + """ +
                ", age=" + age +
                ", gender=" + gender +
                ", birthday=" + birthday +
                ", testStatic="+test+
                "}"+" "+super.toString();
    }
}

public class SerializableDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //Initializes The Object
        User user = new User("qiuyu",23,new Date(),"male");
        System.out.println(user);
        user.setTest(10);
        System.out.println(user);

        //Write Obj to File
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile"));
        out.writeObject(user);
        out.close();

        //Read Obj from File
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("tempFile"));
        User newUser = (User) in.readObject();
        System.out.println(newUser);
        in.close();
    }
}

此时的输出为：

arg constructor
User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 20:38:57 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@326de728
User{name="qiuyu", age=23, gender=null, birthday=Tue Nov 14 20:38:57 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@4883b407

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

当User对象被保存到tempfile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User.class，否则会抛出ClassNotFoundException。

Q:之前不是说序列化不保存静态变量么，为什么这里的静态变量进行了传递，都变成了10呢？
A:因为此时User.class已经被加载进了内存中，且将static变量test从1更改为了10。当我们恢复对象时，会直接获取当前static的变量test的值，所以为10。

Q：但如果我们的恢复操作在另一个文件中进行，结果会怎么样呢？

import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;

public class Recovering {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //Read Obj from File
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("tempFile"));
        User newUser = (User) in.readObject();
        System.out.println(newUser);
        in.close();
    }
}

输出结果为：

User{name="qiuyu", age=23, gender=null, birthday=Tue Nov 14 20:38:57 GMT+08:00 2017, testStatic=1} User@6442b0a6

A:因为在运行此代码时，User.class会被加载进内存，然后执行初始化，将被初始化为1，因此test变量会被恢复为1。注意区分上面两种情况，不要因为是在本地进行测试，就认为static会被序列化，同时要了解Java运行时，内存加载的机制。

Serializable接口

对于任何需要被序列化的对象，都必须要实现接口Serializable,它只是一个标识接口，本身没有任何成员，只是用来标识说明当前的实现类的对象可以被序列化.

如果父类实现序列化，子类自动实现序列化，不需要显式实现Serializable接口。

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

对象的读写

Java类中对象的序列化工作是通过 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 来完成的。

使用readObject()、writeObject()方法对对象进行读写操作；

对于基本类型，可以使用readInt()、writeInt() , readDouble()、writeDouble()等类似的接口进行读写。

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。

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。为此需要为某个字段声明为transient，那么序列化机制就会忽略被transient修饰的字段。transient的引用变量会以null返回，基本数据类型会以相应的默认值返回。（例如：引用类型没有实现Serializable，或者动态数据只可以在执行时求出而不能或不必存储）

对于上被声明为transient的字段gender，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User类中添加两个方法：writeObject()与readObject()，如下所示：

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

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

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，此时会忽略掉gender字段。

然后再调用writeUtf()方法显示地将gender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。

Q: writeObject()与readObject()都是private方法，那么它们是如何被调用的呢？
A: 毫无疑问，是使用反射。(注意这不是继承接口的方法，因为接口类的方法都是public的，而这里的方法是private的)

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。

import java.io.*;
import java.util.*;

class UserExtern implements Externalizable {
    private String name;
    private int age;
    private Date birthday;
    private transient String gender;
    private static int test =1;
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

    public UserExtern() {
        System.out.println("none-arg constructor");
    }

    public UserExtern(String name, Integer age,Date birthday,String gender) {
        System.out.println("arg constructor");
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
        this.gender = gender;
    }

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

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


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

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


    public void setTest(int Newtest) {
        this.test = Newtest;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name="" + name + """ +
                ", age=" + age +
                ", gender=" + gender +
                ", birthday=" + birthday +
                ", testStatic="+test+
                "}"+" "+super.toString();
    }
}



public class ExternalizableDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        UserExtern userExtern = new UserExtern("qiuyu",23,new Date(),"male");
        System.out.println(userExtern);
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("external"));
        out.writeObject(userExtern);
        out.close();


        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("external"));
        UserExtern userExtern1 = (UserExtern)in.readObject();
        System.out.println(userExtern1)
    }
}

输出结果为：

arg constructor
User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:34:25 GMT+08:00 2017, testStatic=1} UserExtern@25618e91
none-arg constructor
User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:34:25 GMT+08:00 2017, testStatic=1} UserExtern@604ed9f0

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writeExternal()与readExternal()方法的具体细节，以及哪些状态需要进行序列化。

另外，若使用Externalizable进行序列化，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。这就是为什么在此序列化过程中UserExtern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。

读取对象的顺序必须与写入的顺序相同

如果有不能被序列化的对象，执行期间就会抛出NotSerializableException异常

序列化时，只对对象的状态进行保存，而不管对象的方法

静态变量不会被序列化，因为所有的对象共享同一份静态变量的值

如果一个对象的成员变量是一个对象，那么这个对象的数据成员也会被保存还原，而且会是递归的方式(对象网)。（序列化程序会将对象版图上的所有东西储存下来，这样才能让该对象恢复到原来的状态）

如果子类实现Serializable接口而父类未实现时，父类不会被序列化，但此时父类必须有个无参构造方法，否则会抛InvalidClassException异常;因为反序列化时会恢复原有子对象的状态，而父类的成员变量也是原有子对象的一部分。由于父类没有实现序列化接口，即使没有显示调用，也会默认执行父类的无参构造函数使变量初始化;

序列化ID的问题

serialVersionUID适用于JAVA的序列化机制。简单来说，Java的序列化机制是通过判断类的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，即是InvalidCastException。

序列化存储规则

Java 序列化机制为了节省磁盘空间，具有特定的存储规则，当写入文件的为同一对象时，并不会再将对象的内容进行存储，而只是再次存储一份引用；

序列化到同一个文件时，如第二次修改了相同对象属性值再次保存时候，虚拟机根据引用关系知道已经有一个相同对象已经写入文件，因此只保存第二次写的引用，所以读取时，都是第一次保存的对象，第二次进行的修改将无效。

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //Initializes The Object
        User user = new User("qiuyu",23,new Date(),"male");
        user.setTest(10);
        System.out.println(user);


        //Write Obj to File
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile"));
        out.writeObject(user);
        user.setAge(25);
        System.out.println(user);
        out.writeObject(user);
        out.close();

        //Read Obj from File
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("tempFile"));
        User newUser = (User) in.readObject();
        User newUser1 = (User) in.readObject();
        System.out.println(newUser);
        System.out.println(newUser1);
        in.close();
    }

输出结果： 注意观察age的值

User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:47:22 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@326de728
User{name="qiuyu", age=25, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:47:22 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@326de728
User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:47:22 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@4883b407
User{name="qiuyu", age=23, gender=male, birthday=Tue Nov 14 22:47:22 GMT+08:00 2017, testStatic=10} User@4883b407

多次序列化的问题

在一次的序列化的过程中，ObjectOutputStream 会在文件开始的地方写入一个 Header的信息到文件中。于是在多次序列化的过程中就会继续在文件末尾（本次序列化的开头）写入 Header 的信息，这时如果进行反序列化的对象的时候会报错：java.io.StreamCorruptedException: invalid type code: AC