Java对象表示方式1：序列化、反序列化的作用

1.序列化是的作用和用途

序列化：把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。

反序列化：把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。

对象的序列化主要有两种用途：
　　1） 把对象的字节序列永久地保存到硬盘上，通常存放在一个文件中；
　　2） 在网络上传送对象的字节序列。

2.序列化的步骤

java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。
　　java.io.ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。
　　只有实现了Serializable和Externalizable接口的类的对象才能被序列化。Externalizable接口继承自 Serializable接口，实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为，而仅实现Serializable接口的类可以 采用默认的序列化方式 。
　　对象序列化包括如下步骤：
　　1） 创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类型的目标输出流，如文件输出流；
　　2） 通过对象输出流的writeObject()方法写对象。

　　对象反序列化的步骤如下：
　　1） 创建一个对象输入流，它可以包装一个其他类型的源输入流，如文件输入流；
　　2） 通过对象输入流的readObject()方法读取对象。

3.默认的序列化

序列化只需要实现java.io.Serializable接口就可以了。序列化的时候有一个serialVersionUID参数，Java序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化，Java虚拟机会把传过来的字节流中的serialVersionUID和本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的实体类，可以进行反序列化，否则Java虚拟机会拒绝对这个实体类进行反序列化并抛出异常。serialVersionUID有两种生成方式：

1、默认的1L

2、根据类名、接口名、成员方法以及属性等来生成一个64位的Hash字段

如果实现java.io.Serializable接口的实体类没有显式定义一个名为serialVersionUID、类型为long的变量时，Java序列化机制会根据编译的.class文件自动生成一个serialVersionUID，如果.class文件没有变化，那么就算编译再多次，serialVersionUID也不会变化。换言之，Java为用户定义了默认的序列化、反序列化方法，其实就是ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法和ObjectInputStream的defaultReadObject方法。看一个例子：

 1 public class SerializableObject implements Serializable
 2 {
 3     private static final long serialVersionUID = 1L;
 4
 5     private String str0;
 6     private transient String str1;
 7     private static String str2 = "abc";
 8
 9     public SerializableObject(String str0, String str1)
10     {
11         this.str0 = str0;
12         this.str1 = str1;
13     }
14
15     public String getStr0()
16     {
17         return str0;
18     }
19
20     public String getStr1()
21     {
22         return str1;
23     }
24 }

 1 public static void main(String[] args) throws Exception
 2 {
 3     File file = new File("D:" + File.separator + "s.txt");
 4     OutputStream os = new FileOutputStream(file);
 5     ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
 6     oos.writeObject(new SerializableObject("str0", "str1"));
 7     oos.close();
 8
 9     InputStream is = new FileInputStream(file);
10     ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
11     SerializableObject so = (SerializableObject)ois.readObject();
12     System.out.println("str0 = " + so.getStr0());
13     System.out.println("str1 = " + so.getStr1());
14     ois.close();
15 }

先不运行，用一个二进制查看器查看一下s.txt这个文件，并详细解释一下每一部分的内容。

第1部分是序列化文件头

◇AC ED：STREAM_MAGIC序列化协议

◇00 05：STREAM_VERSION序列化协议版本

◇73：TC_OBJECT声明这是一个新的对象

第2部分是要序列化的类的描述，在这里是SerializableObject类

◇72：TC_CLASSDESC声明这里开始一个新的class

◇00 1F:十进制的31，表示class名字的长度是31个字节

◇63 6F 6D ... 65 63 74：表示的是“com.xrq.test.SerializableObject”这一串字符，可以数一下确实是31个字节

◇00 00 00 00 00 00 00 01：SerialVersion，序列化ID，1

◇02：标记号，声明该对象支持序列化

◇00 01：该类所包含的域的个数为1个

第3部分是对象中各个属性项的描述

◇4C：字符"L"，表示该属性是一个对象类型而不是一个基本类型

◇00 04：十进制的4，表示属性名的长度

◇73 74 72 30：字符串“str0”，属性名

◇74：TC_STRING，代表一个new String，用String来引用对象

第4部分是该对象父类的信息，如果没有父类就没有这部分。有父类和第2部分差不多

◇00 12：十进制的18，表示父类的长度

◇4C 6A 61 ... 6E 67 3B：“L/java/lang/String;”表示的是父类属性

◇78：TC_ENDBLOCKDATA，对象块结束的标志

◇70：TC_NULL，说明没有其他超类的标志

第5部分输出对象的属性项的实际值，如果属性项是一个对象，这里还将序列化这个对象，规则和第2部分一样

◇00 04：十进制的4，属性的长度

◇73 74 72 30：字符串“str0”，str0的属性值

从以上对于序列化后的二进制文件的解析，我们可以得出以下几个关键的结论：

1、序列化之后保存的是类的信息

2、被声明为transient的属性不会被序列化，这就是transient关键字的作用

3、被声明为static的属性不会被序列化，这个问题可以这么理解，序列化保存的是对象的状态，但是static修饰的变量是属于类的而不是属于变量的，因此序列化的时候不会序列化它

接下来运行一下上面的代码看一下

str0 = str0
str1 = null

因为str1是一个transient类型的变量，没有被序列化，因此反序列化出来也是没有任何内容的，显示的null，符合我们的结论。

4.defaultWriteObject和defaultReadObject(手动指定序列化)

4.1手动指定序列化

Java并不强求用户非要使用默认的序列化方式，用户也可以按照自己的喜好自己指定自己想要的序列化方式----只要你自己能保证序列化前后能得到想要的数据就好了。手动指定序列化方式的规则是：

进行序列化、反序列化时，虚拟机会首先试图调用对象里的writeObject和readObject方法，进行用户自定义的序列化和反序列化。如果没有这样的方法，那么默认调用的是ObjectOutputStream的defaultWriteObject以及ObjectInputStream的defaultReadObject方法。换言之，利用自定义的writeObject方法和readObject方法，用户可以自己控制序列化和反序列化的过程。

这是非常有用的。比如：

1、有些场景下，某些字段我们并不想要使用Java提供给我们的序列化方式，而是想要以自定义的方式去序列化它，比如ArrayList的elementData、HashMap的table（至于为什么在之后写这两个类的时候会解释原因），就可以通过将这些字段声明为transient，然后在writeObject和readObject中去使用自己想要的方式去序列化它们

2、因为序列化并不安全，因此有些场景下我们需要对一些敏感字段进行加密再序列化，然后再反序列化的时候按照同样的方式进行解密，就在一定程度上保证了安全性了。要这么做，就必须自己写writeObject和readObject，writeObject方法在序列化前对字段加密，readObject方法在序列化之后对字段解密

上面的例子SerializObject这个类修改一下，主函数不需要修改：

 1 public class SerializableObject implements Serializable
 2 {
 3     private static final long serialVersionUID = 1L;
 4
 5     private String str0;
 6     private transient String str1;
 7     private static String str2 = "abc";
 8
 9     public SerializableObject(String str0, String str1)
10     {
11         this.str0 = str0;
12         this.str1 = str1;
13     }
14
15     public String getStr0()
16     {
17         return str0;
18     }
19
20     public String getStr1()
21     {
22         return str1;
23     }
24
25     private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws Exception
26     {
27         System.out.println("我想自己控制序列化的过程");
28         s.defaultWriteObject();
29         s.writeInt(str1.length());
30         for (int i = 0; i < str1.length(); i++)
31             s.writeChar(str1.charAt(i));
32     }
33
34     private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws Exception
35     {
36         System.out.println("我想自己控制反序列化的过程");
37         s.defaultReadObject();
38         int length = s.readInt();
39         char[] cs = new char[length];
40         for (int i = 0; i < length; i++)
41             cs[i] = s.readChar();
42         str1 = new String(cs, 0, length);
43     }
44 }

直接看一下运行结果：

我想自己控制序列化的过程
我想自己控制反序列化的过程
str0 = str0
str1 = str1

看到，程序走到了我们自己写的writeObject和readObject中，而且被transient修饰的str1也成功序列化、反序列化出来了----因为手动将str1写入了文件和从文件中读了出来。不妨再看一下s.txt文件的二进制：

看到橘黄色的部分就是writeObject方法追加的str1的内容。至此，总结一下writeObject和readObject的通常用法：

先通过defaultWriteObject和defaultReadObject方法序列化、反序列化对象，然后在文件结尾追加需要额外序列化的内容/从文件的结尾读取额外需要读取的内容。 

4.2 通过这种方式达到 序列化static和transient变量的目的

1 /**
  2  * 序列化的演示测试程序
  3  *
  4  * @author skywang
  5  */
  6
  7 import java.io.FileInputStream;
  8 import java.io.FileOutputStream;
  9 import java.io.ObjectInputStream;
 10 import java.io.ObjectOutputStream;
 11 import java.io.Serializable;
 12 import java.io.IOException;
 13 import java.lang.ClassNotFoundException;
 14
 15 public class SerialTest5 {
 16     private static final String TMP_FILE = ".serialtest5.txt";
 17
 18     public static void main(String[] args) {
 19         // 将“对象”通过序列化保存
 20         testWrite();
 21         // 将序列化的“对象”读出来
 22         testRead();
 23     }
 24
 25
 26     /**
 27      * 将Box对象通过序列化，保存到文件中
 28      */
 29     private static void testWrite() {
 30         try {
 31             // 获取文件TMP_FILE对应的对象输出流。
 32             // ObjectOutputStream中，只能写入“基本数据”或“支持序列化的对象”
 33             ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
 34                     new FileOutputStream(TMP_FILE));
 35             // 创建Box对象，Box实现了Serializable序列化接口
 36             Box box = new Box("desk", 80, 48);
 37             // 将box对象写入到对象输出流out中，即相当于将对象保存到文件TMP_FILE中
 38             out.writeObject(box);
 39             // 打印“Box对象”
 40             System.out.println("testWrite box: " + box);
 41             // 修改box的值
 42             box = new Box("room", 100, 50);
 43
 44             out.close();
 45         } catch (Exception ex) {
 46             ex.printStackTrace();
 47         }
 48     }
 49
 50     /**
 51      * 从文件中读取出“序列化的Box对象”
 52      */
 53     private static void testRead() {
 54         try {
 55             // 获取文件TMP_FILE对应的对象输入流。
 56             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(
 57                     new FileInputStream(TMP_FILE));
 58             // 从对象输入流中，读取先前保存的box对象。
 59             Box box = (Box) in.readObject();
 60             // 打印“Box对象”
 61             System.out.println("testRead  box: " + box);
 62             in.close();
 63         } catch (Exception e) {
 64             e.printStackTrace();
 65         }
 66     }
 67 }
 68
 69
 70 /**
 71  * Box类“支持序列化”。因为Box实现了Serializable接口。
 72  *
 73  * 实际上，一个类只需要实现Serializable即可实现序列化，而不需要实现任何函数。
 74  */
 75 class Box implements Serializable {
 76     private static int width;
 77     private transient int height;
 78     private String name;
 79
 80     public Box(String name, int width, int height) {
 81         this.name = name;
 82         this.width = width;
 83         this.height = height;
 84     }
 85
 86     private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException{
 87         out.defaultWriteObject();//使定制的writeObject()方法可以利用自动序列化中内置的逻辑。
 88         out.writeInt(height);
 89         out.writeInt(width);
 90         //System.out.println("Box--writeObject width="+width+", height="+height);
 91     }
 92
 93     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException{
 94         in.defaultReadObject();//defaultReadObject()补充自动序列化
 95         height = in.readInt();
 96         width = in.readInt();
 97         //System.out.println("Box---readObject width="+width+", height="+height);
 98     }
 99
100     @Override
101     public String toString() {
102         return "["+name+": ("+width+", "+height+") ]";
103     }
104 }

　　

运行结果：

testWrite box: [desk: (80, 48) ]
testRead  box: [desk: (80, 48) ]

程序说明：

“序列化不会自动保存static和transient变量”，因此我们若要保存它们，则需要通过writeObject()和readObject()去手动读写。
(01) 通过writeObject()方法，写入要保存的变量。writeObject的原始定义是在ObjectOutputStream.java中，我们按照如下示例覆盖即可：

private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException{
    out.defaultWriteObject();// 使定制的writeObject()方法可以利用自动序列化中内置的逻辑。
    out.writeInt(ival);      // 若要保存“int类型的值”，则使用writeInt()
    out.writeObject(obj);    // 若要保存“Object对象”，则使用writeObject()
}

(02) 通过readObject()方法，读取之前保存的变量。readObject的原始定义是在ObjectInputStream.java中，我们按照如下示例覆盖即可：

private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException{
    in.defaultReadObject();       // 使定制的readObject()方法可以利用自动序列化中内置的逻辑。
    int ival = in.readInt();      // 若要读取“int类型的值”，则使用readInt()
    Object obj = in.readObject(); // 若要读取“Object对象”，则使用readObject()
}

至此，我们就介绍完了“序列化对static和transient变量的处理”。

5.Externalizable

如果一个类要完全负责自己的序列化，则实现Externalizable接口，而不是Serializable接口。

Externalizable：他是Serializable接口的子类，有时我们不希望序列化那么多，可以使用这个接口，这个接口的writeExternal()和readExternal()方法可以指定序列化哪些属性。

需要注意的是：声明类实现Externalizable接口会有重大的安全风险。writeExternal()与readExternal()方法声明为public，恶意类可以用这些方法读取和写入对象数据。如果对象包含敏感信息，则要格外小心。

/**
 * 序列化的演示测试程序
 *
 * @author skywang
 */

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.ObjectOutput;
import java.io.ObjectInput;
import java.io.Serializable;
import java.io.Externalizable;
import java.io.IOException;
import java.lang.ClassNotFoundException;   

public class ExternalizableTest2 {
    private static final String TMP_FILE = ".externalizabletest2.txt";

    public static void main(String[] args) {
        // 将“对象”通过序列化保存
        testWrite();
        // 将序列化的“对象”读出来
        testRead();
    }

    /**
     * 将Box对象通过序列化，保存到文件中
     */
    private static void testWrite() {
        try {
            // 获取文件TMP_FILE对应的对象输出流。
            // ObjectOutputStream中，只能写入“基本数据”或“支持序列化的对象”
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(
                    new FileOutputStream(TMP_FILE));
            // 创建Box对象
            Box box = new Box("desk", 80, 48);
            // 将box对象写入到对象输出流out中，即相当于将对象保存到文件TMP_FILE中
            out.writeObject(box);
            // 打印“Box对象”
            System.out.println("testWrite box: " + box);

            out.close();
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 从文件中读取出“序列化的Box对象”
     */
    private static void testRead() {
        try {
            // 获取文件TMP_FILE对应的对象输入流。
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(
                    new FileInputStream(TMP_FILE));
            // 从对象输入流中，读取先前保存的box对象。
            Box box = (Box) in.readObject();
            // 打印“Box对象”
            System.out.println("testRead  box: " + box);
            in.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

/**
 * Box类实现Externalizable接口
 */
class Box implements Externalizable {
    private int width;
    private int height;
    private String name;   

    public Box() {
    }

    public Box(String name, int width, int height) {
        this.name = name;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

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

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

    @Override
    public String toString() {
        return "["+name+": ("+width+", "+height+") ]";
    }
}

　　

运行结果：

testWrite box: [desk: (80, 48) ]
testRead  box: [null: (0, 0) ]

注意事项：

(01) 实现Externalizable接口的类，不会像实现Serializable接口那样，会自动将数据保存。
(02) 实现Externalizable接口的类，必须实现writeExternal()和readExternal()接口！否则，程序无法正常编译！
(03) 实现Externalizable接口的类，必须定义不带参数的构造函数！会默认的调用构造函数，否则，程序无法正常编译！
(04) writeExternal() 和 readExternal() 的方法都是public的，不是非常安全！

6.复杂序列化情况总结

虽然Java的序列化能够保证对象状态的持久保存，但是遇到一些对象结构复杂的情况还是比较难处理的，最后对一些复杂的对象情况作一个总结：

1、当父类继承Serializable接口时，所有子类都可以被序列化

2、子类实现了Serializable接口，父类没有，父类中的属性不能序列化（不报错，数据丢失），但是在子类中属性仍能正确序列化

3、如果序列化的属性是对象，则这个对象也必须实现Serializable接口，否则会报错

4、反序列化时，如果对象的属性有修改或删减，则修改的部分属性会丢失，但不会报错

5、反序列化时，如果serialVersionUID被修改，则反序列化时会失败

转载：http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4821958.html

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/io_06.html