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Java Serializable：明明就一个空的接口嘛

纯洁的微笑 · 公众号 · · 2019-06-22 10:10

正文

Hello，大家好，我是子悠，作为本周的小编前天已经跟大家介绍过自己了，今天就让我们跟着二哥（沉默王二《Web 全栈开发进阶之路》作者，年纪轻轻就全栈，墙都不扶就服二哥）的步伐学习新知识吧。下面是正文

01、先来点理论

对于 Java 的序列化，我一直停留在最浅显的认知上——把那个要序列化的类实现 Serializbale 接口就可以了。我不愿意做更深入的研究，因为会用就行了嘛。

但随着时间的推移，见到 Serializbale 的次数越来越多，我便对它产生了浓厚的兴趣。是时候花点时间研究研究了。

Java 序列化是 JDK 1.1 时引入的一组开创性的特性，用于将 Java 对象转换为字节数组，便于存储或传输。此后，仍然可以将字节数组转换回 Java 对象原有的状态。

序列化的思想是“冻结”对象状态，然后写到磁盘或者在网络中传输；反序列化的思想是“解冻”对象状态，重新获得可用的 Java 对象。

再来看看序列化 Serializbale 接口的定义：

public interface Serializable {}

明明就一个空的接口嘛，竟然能够保证实现了它的“类的对象”被序列化和反序列化？

02、再来点实战

在回答上述问题之前，我们先来创建一个类（只有两个字段，和对应的 getter/setter ），用于序列化和反序列化。

class Wanger {    private String name;    private int age;
    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;    }}

再来创建一个测试类，通过 ObjectOutputStream 将“18 岁的王二”写入到文件当中，实际上就是一种序列化的过程；再通过 ObjectInputStream 将“18 岁的王二”从文件中读出来，实际上就是一种反序列化的过程。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {      // 初始化        Wanger wanger = new Wanger();        wanger.setName("王二");        wanger.setAge(18);        System.out.println(wanger);
        // 把对象写到文件中        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("chenmo"));){            oos.writeObject(wanger);        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }
        // 从文件中读出对象        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));){            Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();            System.out.println(wanger1);        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        }    }
}

不过，由于 Wanger 没有实现 Serializbale 接口，所以在运行测试类的时候会抛出异常，堆栈信息如下：

java.io.NotSerializableException: com.cmower.java_demo.xuliehua.Wanger  at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184)  at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348)  at com.cmower.java_demo.xuliehua.Test.main(Test.java:21)

顺着堆栈信息，我们来看一下 ObjectOutputStream 的 writeObject0() 方法。其部分源码如下：

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());    }}

也就是说， ObjectOutputStream 在序列化的时候，会判断被序列化的对象是哪一种类型，字符串？数组？枚举？还是 Serializable ，如果全都不是的话，抛出 NotSerializableException 。

假如 Wanger 实现了 Serializable 接口，就可以序列化和反序列化了。

class Wanger implements Serializable{    private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;        private String name;    private int age;}

具体怎么序列化呢？

以 ObjectOutputStream 为例吧，它在序列化的时候会依次调用 writeObject() → writeObject0() → writeOrdinaryObject() → writeSerialData() → invokeWriteObject() → defaultWriteFields() 。

private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc)        throws IOException{        Class cl = desc.forClass();        desc.checkDefaultSerialize();
        int primDataSize = desc.getPrimDataSize();        desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);        bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);
        ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);        Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];        int numPrimFields = fields.length - objVals.length;        desc.getObjFieldValues(obj, objVals);        for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {                      try {                writeObject0(objVals[i],                             fields[numPrimFields + i].isUnshared());            }        }    }

那怎么反序列化呢？

以 ObjectInputStream 为例，它在反序列化的时候会依次调用 readObject() → readObject0() → readOrdinaryObject() → readSerialData() → defaultReadFields() 。

private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc)        throws IOException{        Class cl = desc.forClass();        desc.checkDefaultSerialize();
        int primDataSize = desc.getPrimDataSize();        desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);        bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);
        ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);        Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];        int numPrimFields = fields.length - objVals.length;        desc.getObjFieldValues(obj, objVals);        for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {                      try {                writeObject0(objVals[i],                             fields[numPrimFields + i].isUnshared());            }        }    }

我想看到这，你应该会恍然大悟的“哦”一声了。 Serializable 接口之所以定义为空，是因为它只起到了一个标识的作用，告诉程序实现了它的对象是可以被序列化的，但真正序列化和反序列化的操作并不需要它来完成。

03、再来点注意事项

开门见山的说吧， static 和 transient 修饰的字段是不会被序列化的。

为什么呢？我们先来证明，再来解释原因。

首先，在 Wanger 类中增加两个字段。

class Wanger implements Serializable {    private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;
    private String name;    private int age;
    public static String pre = "沉默";    transient String meizi = "王三";
    @Override    public String toString() {        return "Wanger{" + "name=" + name + ",age=" + age + ",pre=" + pre + ",meizi=" + meizi + "}";    }}

其次，在测试类中打印序列化前和反序列化后的对象，并在序列化后和反序列化前改变 static 字段的值。具体代码如下：

// 初始化Wanger wanger = new Wanger();wanger.setName("王二");wanger.setAge(18);System.out.println(wanger);
// 把对象写到文件中try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("chenmo"));){        oos.writeObject(wanger);    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }       // 改变 static 字段的值Wanger.pre ="不沉默";
// 从文件中读出对象try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));){    Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();    System.out.println(wanger1);} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {    e.printStackTrace();}// Wanger{name=王二,age=18,pre=沉默,meizi=王三}// Wanger{name=王二,age=18,pre=不沉默,meizi=null}

从结果的对比当中，我们可以发现：

1）序列化前， pre 的值为“沉默”，序列化后， pre 的值修改为“不沉默”，反序列化后， pre 的值为“不沉默”，而不是序列化前的状态“沉默”。

为什么呢？因为序列化保存的是对象的状态，而 static 修饰的字段属于类的状态，因此可以证明序列化并不保存 static 修饰的字段。

2）序列化前， meizi 的值为“王三”，反序列化后， meizi 的值为 null ，而不是序列化前的状态“王三”。

为什么呢？ transient 的中文字义为“临时的”（论英语的重要性），它可以阻止字段被序列化到文件中，在被反序列化后， transient 字段的值被设为初始值，比如 int 型的初始值为 0，对象型的初始值为 null 。

如果想要深究源码的话，你可以在 ObjectStreamClass 中发现下面这样的代码：

private static ObjectStreamField[] getDefaultSerialFields(Class cl) {    Field[] clFields = cl.getDeclaredFields();    ArrayList list = new ArrayList<>();    int mask = Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT;
    int size = list.size();    return (size == 0) ? NO_FIELDS :        list.toArray(new ObjectStreamField[size]);}

看到 Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT ，是不是感觉更好了呢？

04、再来点干货

除了 Serializable 之外，Java 还提供了一个序列化接口 Externalizable （念起来有点拗口）。

两个接口有什么不一样的吗？试一试就知道了。

首先，把 Wanger 类实现的接口 Serializable 替换为 Externalizable 。

class Wanger implements Externalizable {  private String name;  private int age;
  public Wanger() {
  }
  public String getName() {    return name;  }
    @Override  public String toString() {    return "Wanger{" + "name=" + name + ",age=" + age + "}";  }
  @Override  public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
  }
  @Override  public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
  }
}

实现 Externalizable 接口的 Wanger 类和实现 Serializable 接口的 Wanger 类有一些不同：

1）新增了一个无参的构造方法。

使用 Externalizable 进行反序列化的时候，会调用被序列化类的无参构造方法去创建一个新的对象，然后再将被保存对象的字段值复制过去。否则的话，会抛出以下异常：

java.io.InvalidClassException: com.cmower.java_demo.xuliehua1.Wanger; no valid constructor  at java.io.ObjectStreamClass$ExceptionInfo.newInvalidClassException(ObjectStreamClass.java:150)  at java.io.ObjectStreamClass.checkDeserialize(ObjectStreamClass.java:790)  at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:1782)  at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1353)  at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:373)  at com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)

2）新增了两个方法 writeExternal() 和 readExternal() ，实现 Externalizable 接口所必须的。

然后，我们再在测试类中打印序列化前和反序列化后的对象。

// 初始化Wanger wanger = new Wanger();wanger.setName("王二");wanger.setAge(18);System.out.println(wanger);
// 把对象写到文件中try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("chenmo"));) {  oos.writeObject(wanger);} catch (IOException e) {  e.printStackTrace();}
// 从文件中读出对象try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));) {  Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();  System.out.println(wanger1);} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {  e.printStackTrace();}// Wanger{name=王二,age=18}// Wanger{name=null,age=0}

从输出的结果看，反序列化后得到的对象字段都变成了默认值，也就是说，序列化之前的对象状态没有被“冻结”下来。

为什么呢？因为我们没有为 Wanger 类重写具体的 writeExternal() 和 readExternal() 方法。那该怎么重写呢？

@Overridepublic void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {  out.writeObject(name);  out.writeInt(age);}
@Overridepublic void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {  name = (String) in.readObject();  age = in.readInt();}

1）调用 ObjectOutput 的 writeObject() 方法将字符串类型的 name 写入到输出流中；

2）调用 ObjectOutput 的 writeInt() 方法将整型的 age 写入到输出流中；

3）调用 ObjectInput 的 readObject() 方法将字符串类型的 name 读入到输入流中；

4）调用 ObjectInput 的 readInt() 方法将字符串类型的 age 读入到输入流中；

再运行一次测试了类，你会发现对象可以正常地序列化和反序列化了。

序列化前：Wanger{name=王二,age=18} 序列化后：Wanger{name=王二,age=18}

05、再来点甜点

让我先问问你吧，你知道

private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;

这段代码的作用吗？

嗯……

serialVersionUID 被称为序列化 ID，它是决定 Java 对象能否反序列化成功的重要因子。在反序列化时，Java 虚拟机会把字节流中的 serialVersionUID 与被序列化类中的 serialVersionUID 进行比较，如果相同则可以进行反序列化，否则就会抛出序列化版本不一致的异常。

当一个类实现了 Serializable 接口后，IDE 就会提醒该类最好产生一个序列化 ID，就像下面这样：

1）添加一个默认版本的序列化 ID：

private static final long serialVersionUID = 1L。