Perl数据序列化和持久化(入门)：Storable模块

Perl提供了一个Storable模块，用来对数据结构进行序列化(serialization,Perl中称为冻结)，也就是将数据结构保存为二进制数据。

• 序列化后的数据可以写入文件实现持久化，可以将持久化文件拷贝给远程机器
• 也可以通过网络套接字将序列化数据传递给远程机器
• 序列化后的数据在任意机器上都可以反序列化(deserialization,Perl中称为解冻)得到原始的数据结构
• 序列化数据结构时是进行深拷贝的，序列化完成后，修改原始数据，不会影响反序列化的结果

序列化：freeze、nfreeze和thaw

Storabel的freeze和thaw函数分别用来冻结(序列化)和解冻(反序列化)：

• freeze冻结的是数据对象，不包括它们的引用和名称
• freeze的参数需要是引用，可以是多个引用参数，返回的是二进制的冻结序列，各数据结构序列化在不同行
• thaw的参数是引用变量，返回的是一个匿名列表，列表各元素对应freeze冻结时的各数据结构
• nfreeze也是冻结，但是按照网络字节序进行序列化，适合远程传输序列化时的标量名称，见下一小节对主机字节序和网络字节序的描述

#!/usr/bin/perl
use 5.010;
use Storable qw(freeze thaw);

%hash=(
        'longshuai'=>{
                      'gender'=>'male',
                      'age'   =>18,
                      'prov'  =>'jiangxi',
                     },
        'wugui'=>{
                  'gender'=>'male',
                  'age'   =>20,
                  'prov'  =>'zhejiang',
                 },
        'xiaofang'=>{
                     'gender'=>'female',
                     'age'   =>19,
                     'prov'  =>'fujian',
                    },
      );

@name=('fairy',[qw(longshuai wugui xiaofang)]);

$frozen = freeze [\%hash,\@name];   # 冻结引用，返回一个冻结后的列表
#say $frozen;              # 输出一堆乱码

$thaw_out=thaw($frozen);   # 解冻，返回引用列表

say $thaw_out->[0];                # 输出：HASH(0x557171a4cff8)
say $thaw_out->[0]{wugui}{prov};   # 输出：zhejiang
say $thaw_out->[1];                # 输出：ARRAY(0x557171a4d220)
say $thaw_out->[1][1][2];          # 输出：xiaofang

上面的示例中，使用freeze冻结两个数据结构后，冻结后的二进制数据内容将赋值给一个标量变量，注意它返回的是类似于字符串那种形式的，只不过这段字符串是二进制格式的。

使用thaw解冻后，将返回一个匿名列表，列表中的元素是各冻结的数据结构的引用。对于上面的示例来说，返回值类似如此结构[$ref_hash,$ref_name]，将其赋值给一个引用变量$thaw_out，然后就可以通过$thaw_out->[0]和$thaw_out->[1]分别访问这两个引用。

如下图描述：

freeze序列化过程：

thaw反序列化过程：

持久化：store、nstore和retrieve

Storable模块可以将数据结构序列化后持久化保存到文件中，或通过TCP套接字传输出去。

store和nstore用于将序列化数据进行持久化，它们用法一样，如下：

store \%ref_hash, 'file';
store [\%ref_hash,\@ref_arr], 'file';
nstore \%ref_hash, 'file';
nstore [\%ref_hash,\@ref_arr], 'file';

但是store存储序列化数据时默认采用的是主机字节序(host byte order)，nstore默认采用的是网络字节序(network byte order)，采用网络字节序可以保证被TCP套接字传输出去时，远程主机能以完全一致的字节序方式读取数据。所以，要想通过网络传输序列化的对象时，需要使用nstore。

小知识：主机字节序和网络字节序

多字节数据对象在存储时，必须考虑两个问题：

• 这段数据对象要存储到哪个地址
• 存储时如何排列这些字节

这里不考虑存储的地址问题。对于待存储的数值"0x1122"来说，11属于高位字节，22属于低位字节。对于存储时考虑以何种字节排列方式来说，有两种方式：大端字节序和小端字节序。假设要存储的数据对象"0x1234567"：

• 大端字节序(big-endian)：存储时，高位在前，低位在后，所以存储的时候，和上面源数据格式一样"01 23 45 67"
• 小端字节序(little-endian)：存储时，高位在后，低位在前，所以存储的时候，和上面源数据格式相反"67 45 23 01"

大端字节序对人类来说比较容易理解，但几乎所有计算机都是采用小端字节序存储的，所以也称为主机字节序。而TCP/IP协议规定，网络传输时的网络字节序都采用大端字节序传输，这样一来所有网络传输的数据都规范化，远程主机总会按照大端字节序去读取传输过来的数据。

store和nstore持久化的序列化数据可以通过retrieve函数读取并反序列化。retrieve返回的值和thaw的返回结果是一样的。

my $ref_list = retrieve 'file';

以下是nstore和retrieve的一个示例：

#!/usr/bin/perl
use 5.010;
use Storable qw(nstore retrieve);

%hash=(
        'longshuai'=>{
                      'gender'=>'male',
                      'age'   =>18,
                      'prov'  =>'jiangxi',
                     },
        'wugui'=>{
                  'gender'=>'male',
                  'age'   =>20,
                  'prov'  =>'zhejiang',
                 },
        'xiaofang'=>{
                     'gender'=>'female',
                     'age'   =>19,
                     'prov'  =>'fujian',
                    },
      );

@name=('fairy',[qw(longshuai wugui xiaofang)]);

nstore [\%hash,\@name],'/tmp/tmp_data';   # 将数据序列化并持久化到文件

$ref_list=retrieve '/tmp/tmp_data';   # 反序列化并读取数据

say $ref_list->[0];                # 输出：HASH(0x55aee8340318)
say $ref_list->[0]{wugui}{prov};   # 输出：zhejiang
say $ref_list->[1];                # 输出：ARRAY(0x55aee8340480)
say $ref_list->[1][1][2];          # 输出：xiaofang

序列化到文件描述符:store_fd、nstore_fd和fd_retrieve

• store_fd、nstore_fd用于将数据结构冻结到指定的文件描述符，比如文件、管道、套接字、字符串中
• retrieve_fd则从给定的文件描述符中读取

下面示例涉及到文件句柄的标量引用，如不理解，请跳过。

例如，将数据结构冻结到一个字符串$string中存储起来：

use Storable;
open my $string_fh,">",\my $string or die "...$!";
nstore_fd \@data,$string_fh;
close $string_fh;

从持久化数据的变量$string中解冻：

open my $string_fh1,"<",\$string or die "$!";
$new_hash = fd_retrieve($string_fh1);
close $string_fh1;

如此，数据结构就存储到$new_hash这个引用中。

例如，将前文的数据结构%hash存储起来，并立即解冻：

#!/usr/bin/perl
use Storable qw(store_fd nstore_fd fd_retrieve);
use Data::Dumper;

open my $string_fh,">",\my $string;
nstore_fd [\%hash],$string_fh;
close $string_fh;
print Dumper($string);  # 输出：一大堆乱码二进制

open my $string_fh1,"<",\$string or die "$!";
$new_hash = fd_retrieve($string_fh1);
close $string_fh1;
print Dumper($new_hash);   # 输出：hash数据结构

深拷贝：dclone

关于浅拷贝、深拷贝，见Perl的浅拷贝和深度拷贝