📌 目录

  1. 什么是序列化？
  2. 为什么需要序列化？
  3. Java 序列化的基本实现
    • 3.1 实现 Serializable 接口
    • 3.2 使用 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream
  4. 反序列化
  5. 自定义序列化
  6. 序列化的注意事项
  7. 序列化与性能
  8. 总结
  9. 参考资料
  10. 出站链接

1. 什么是序列化？

序列化是将对象的状态转换为字节流的过程，这样对象可以写入磁盘、通过网络传输或存储到数据库中。反之，反序列化是将字节流恢复为原始对象的过程。

在 Java 中，序列化允许我们将对象写入文件、网络流或其他持久化存储中，并且可以在以后恢复为原始对象。

2. 为什么需要序列化？

序列化通常用于以下几种情况：

  • 持久化存储：将对象保存到文件或数据库中，以便后续恢复。
  • 网络通信：将对象通过网络传输（如在客户端与服务器之间发送对象数据）。
  • 远程方法调用（RMI）：在分布式应用中，通过网络传输对象。

3. Java 序列化的基本实现

在 Java 中，序列化是通过实现 java.io.Serializable 接口来完成的。这个接口没有任何方法，作为一个标记接口，它的作用仅仅是告诉 Java 虚拟机（JVM）该类的对象可以被序列化。

3.1 实现 Serializable 接口

要使一个类可以序列化，只需让该类实现 Serializable 接口。

import java.io.*;

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class SerializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 30);

        // 序列化对象
        try (ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {
            out.writeObject(person);
            System.out.println("对象已序列化！");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的代码中，Person 类实现了 Serializable 接口，这使得它的对象可以被序列化。

3.2 使用 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream

  • ObjectOutputStream：将对象写入字节流。
  • ObjectInputStream：从字节流中读取对象。
import java.io.*;

public class DeserializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 反序列化对象
        try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {
            Person person = (Person) in.readObject();
            System.out.println("反序列化后的对象: " + person.getName() + ", " + person.getAge());
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的代码中，我们读取了之前序列化的 person.ser 文件，并通过反序列化恢复了 Person 对象。

4. 反序列化

反序列化是将字节流转换为对象的过程。使用 ObjectInputStream 进行反序列化时，必须确保序列化的对象和反序列化时的类版本相同。如果类发生了变化，反序列化可能会失败。

反序列化注意事项：

  • 类版本控制：可以使用 serialVersionUID 字段来确保序列化和反序列化的兼容性。serialVersionUID 是一个唯一的标识符，用于验证类的版本。
class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L; // 指定版本号
    private String name;
    private int age;
    // 构造方法和其他代码
}
  • 如果类的结构发生了变化（例如字段的增加或删除），需要更新 serialVersionUID，否则会抛出 InvalidClassException 异常。

5. 自定义序列化

有时我们需要在序列化和反序列化过程中对对象的状态进行自定义处理。Java 提供了 writeObject 和 readObject 方法，可以通过这些方法在序列化和反序列化时插入自定义逻辑。

自定义序列化方法：

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private transient String password;  // 使用 transient 修饰的字段不会被序列化

    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.defaultWriteObject();  // 序列化默认字段
        out.writeObject("custom data");  // 添加自定义数据
    }

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        in.defaultReadObject();  // 反序列化默认字段
        String customData = (String) in.readObject();  // 读取自定义数据
        System.out.println("读取的自定义数据: " + customData);
    }
}

在这个例子中，我们通过 writeObject 和 readObject 方法在序列化和反序列化过程中自定义了对象的处理逻辑。

transient 关键字

transient 修饰符用于标记不希望被序列化的字段。当字段被声明为 transient 时，它不会被序列化。例如：

private transient String password;  // 不会被序列化

6. 序列化的注意事项

  1. Serializable 接口是标记接口：它没有任何方法，唯一作用是标识一个类的对象是可以序列化的。
  2. serialVersionUID：为了确保反序列化时类的版本兼容性，应明确指定 serialVersionUID。
  3. transient 关键字：用来标记不希望被序列化的字段。被 transient 修饰的字段将不会参与序列化。
  4. 对象图序列化：在序列化一个对象时，其引用的其他对象也会被递归序列化。如果对象中包含大量对象引用，可能会导致性能问题或内存溢出。
  5. 序列化后的兼容性：如果类的结构发生变化（如字段的增加、删除或修改），序列化后的对象可能无法成功反序列化，因此应谨慎修改已序列化类的结构。

7. 序列化与性能

虽然序列化和反序列化提供了方便的数据持久化机制，但也存在一些性能上的开销。序列化操作需要将对象转换为字节流，这个过程可能会比较慢，尤其是在处理大量数据时。因此，在设计系统时需要权衡是否需要频繁进行序列化操作。

在处理大规模数据时，可以考虑以下优化方法：

  • 压缩：可以在序列化数据之前对数据进行压缩，以减少存储和传输的开销。
  • 使用自定义序列化：通过自定义序列化，可以跳过不必要的字段，减少序列化的数据量。

8. 总结

  • Java 序列化是将对象转换为字节流并保存或传输的过程，反序列化则是将字节流转换回对象。
  • 要使对象可序列化，类必须实现 Serializable 接口。
  • 序列化和反序列化支持持久化存储和网络传输，适用于分布式系统和大数据存储。
  • 可以通过 transient 关键字排除不需要序列化的字段，并通过 serialVersionUID 保证类版本的兼容性。
  • 自定义序列化提供了对对象序列化过程的细粒度控制。

9. 参考资料

10. 出站链接