Java 之 I/O 系列 02 ——序列化（一）

Java 之 I/O 系列目录

一序列化概述

　　序列化，简单来讲，就是以“流”的方式来保存对象，至于保存的目标地址，可以是文件，可以是数据库，也可以是网络，即通过网络将对象从一个节点传递到另一个节点。

　　在Java的I/O结构中，有ObjectOutputStream和ObjectInputStream，它们可以实现将对象输出为二进制流，并从二进制流中获取对象，那为什么还需要序列化呢？这需要从Java变量的存储结构谈起，我们知道对Java来说，基础类型存储在栈上，复杂类型（引用类型）存储在堆中，对于基础类型来说，上述的操作时可行的，但对复杂类型来说，上述操作过程中，可能会产生重复的对象，造成错误。

　　而序列化的工作流程如下：

　　1）通过输出流保存的对象都有一个唯一的序列号。

　　2）当一个对象需要保存时，先对其序列号进行检查。

　　3）当保存的对象中已包含该序列号时，不需要再次保存，否则，进入正常保存的流程。

　　正是通过序列号的机制，序列化才可以完整准确的保存对象的各个状态。

　　序列化保存的是对象中的各个属性的值，而不是方法或者方法签名之类的信息。对于方法或者方法签名，只要JVM能够找到正确的ClassLoader，那么就可以invoke方法。

　　序列化不会保存类的静态变量，因为静态变量是作用于类型，而序列化作用于对象。

用来实现序列化的类都在java.io包中，我们常用的类或接口有：

ObjectOutputStream:提供序列化对象并把其写入流的方法

ObjectInputStream：读取流并反序列化对象

Serializable：一个对象想要被序列化，那么它的类就要实现此接口

二序列化示例

先通过一个简单的例子演示一起序列化/反序列化的过程

Book.java

 1 public class Book implements Serializable {
 2 
 3     private int isbn;
 4     public Book(int isbn){
 5         this.isbn = isbn;
 6     }
 7     public int getIsbn() {
 8         return isbn;
 9     }
10     public void setIsbn(int isbn) {
11         this.isbn = isbn;
12     }
13     
14     public String toString(){
15         return "Book [isbn = "+isbn+"]";
16     }
17     
18 }

Student.java

 1 public class Student implements Serializable {
 2 
 3     private Book book;
 4     private String name;
 5 
 6     public Student(Book book, String name) {
 7         this.book = book;
 8         this.name = name;
 9 
10     }
11 
12     public Book getBook() {
13         return book;
14     }
15 
16     public void setBook(Book book) {
17         this.book = book;
18     }
19 
20     public String getName() {
21         return name;
22     }
23 
24     public void setName(String name) {
25         this.name = name;
26     }
27 
28     public String toString() {
29         return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
30     }
31 
32 }

Simulator.java

 1 /**
 2  * 序列化 
 3  * @ClassName: Simulator 
 4  * @author Xingle
 5  * @date 2014-6-25 下午5:45:00
 6  */
 7 public class Simulator {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         new Simulator().go();
10     }
11 
12     private void go() {
13         Student student = new Student(new Book(2014), "xingle");
14         try {
15             ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test"));
16             out.writeObject(student);
17             System.out.println("object has been written  ");
18             out.close();
19         } catch (FileNotFoundException e) {
20             e.printStackTrace();
21         } catch (IOException e) {
22             e.printStackTrace();
23         }
24         
25         try {
26             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test"));
27             Student stuRead = (Student) in.readObject();
28             System.out.println("object read here");
29             System.out.println(stuRead);
30         } catch (FileNotFoundException e) {
31             e.printStackTrace();
32         } catch (IOException e) {
33             e.printStackTrace();
34         } catch (ClassNotFoundException e) {
35             e.printStackTrace();
36         }
37 
38     }
39 
40 }

运行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=Book [isbn = 2014], name=xingle]

可以看到，读取到的对象与保存的对象状态一样。这里有几点需要说明一下：

1、基本类型的数据可以直接序列化

2、对象要被序列化，它的类必须要实现Serializable接口;如果一个类中有引用类型的实例变量，这个引用类型也要实现Serializable接口。比如上面的例子中，Student类中有一个Book类型的实例就是，要想让Student的对象成功序列化，那么Book也必须要实现Serializable接口。

3、这个语句：

ObjectOutputStreamout = newObjectOutputStream(new FileOutputStream("seria"));

我们知道 FileOutputStream类有一个带有两个参数的重载Constructor——FileOutputStream(String,boolean),其第二个参数如果为true且String代表的文件存在，那么将把新的内容写到原来文件的末尾而非重写这个文件，这里我们不能用这个版本的构造函数，也就是说我们必须重写这个文件，否则在读取这个文件反序列化的过程中就会抛出异常，导致只有我们第一次写到这个文件中的对象可以被反序列化，之后程序就会出错。

下面的问题是如果我们上面用到的Book类没有实现Serializable接口，但是我们还想序列化Student类的对象，怎么办。

Java为我们提供了transient这个关键字。如果一个变量被声明成transient，那么在序列化的过程中，这个变量是会被无视的。我们还是通过对上面的代码进行小的修改来说明这个问题。

新的Book类不实现Serializable接口

 1 public class Book {
 2 
 3     private int isbn;
 4     public Book(int isbn){
 5         this.isbn = isbn;
 6     }
 7     public int getIsbn() {
 8         return isbn;
 9     }
10     public void setIsbn(int isbn) {
11         this.isbn = isbn;
12     }
13     
14     public String toString(){
15         return "Book [isbn = "+isbn+"]";
16     }
17     
18 }

因为我们要序列化Student类的对象，所以我们必须实现Serializable接口，然而Book是Student的一个实例变量，它的类没有实现Serializable接口，所以为了顺序完成序列化，我们把这个实例变量声明为transient以在序列化的过程中跳过它。

 1 public class Student implements Serializable {
 2 
 3     private transient Book book;
 4     private String name;
 5 
 6     public Student(Book book, String name) {
 7         this.book = book;
 8         this.name = name;
 9 
10     }
11 
12     public Book getBook() {
13         return book;
14     }
15 
16     public void setBook(Book book) {
17         this.book = book;
18     }
19 
20     public String getName() {
21         return name;
22     }
23 
24     public void setName(String name) {
25         this.name = name;
26     }
27 
28     public String toString() {
29         return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
30     }
31 
32 }

Simulator.java和上面的一样，看一下运行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=null, name=xingle]

可以看到，student对象被成功的序列化了。因为序列化过程中跳过了Book实例，所以当恢复对象状态的时候，它被赋予了默认值null，这也就意味着我们不能使用它。那如果Book类没有实现Serializable接口，但我们还想对它的状态进行保存，这可以实现吗？

java针对这种情况有一种特殊的机制—— 一组私有（回调）方法（这个马上在代码中看到），可以在要被序列化的类中实现它们，在序列化和的序列化的过程中它们会被自动调用。所以在这组方法中我们可以调用ObjectOutputStream/ObjectInputStream的一些有用方法来实现对象状态的保存。下面还是通过例子来说明：

Book类和Simulator类都不变，我们来看一下新的Student类：

 1 public class Student implements Serializable {
 2 
 3     private transient Book book;
 4     private String name;
 5 
 6     public Student(Book book, String name) {
 7         this.book = book;
 8         this.name = name;
 9 
10     }
11 
12     public Book getBook() {
13         return book;
14     }
15 
16     public void setBook(Book book) {
17         this.book = book;
18     }
19 
20     public String getName() {
21         return name;
22     }
23 
24     public void setName(String name) {
25         this.name = name;
26     }
27 
28     public String toString() {
29         return "Student [bool=" + book + ", name=" + name + "]";
30     }
31     
32     //这个方法会在序列化的过程中被调用
33     private void writeObject(ObjectOutputStream out)
34     {
35         try {
36             //这个方法会把这当前中非静态变量和非transient变量写到流中 ,在这里就把name写到了流中。 
37             out.defaultWriteObject();
38             //ObjectOutputStream中提供了写基本类型数据的方法 
39             out.writeInt(book.getIsbn());
40         } catch (IOException e) {
41             e.printStackTrace();
42         }
43     }
44     
45     //这个方法会在反序列化的过程中被调用  
46     private void readObject(ObjectInputStream in)
47     {
48         try {
49             //和defaultWriteObject()方法相对应，默认的反序列化方法，会从流中读取 非静态变量和非transient变量 
50             in.defaultReadObject();
51             //用这个方法来读取一个int型值，这里我们是读取书号  
52             int isbn = in.readInt();
53             book = new Book(isbn);
54         } catch (ClassNotFoundException e) {
55             e.printStackTrace();
56         } catch (IOException e) {
57             e.printStackTrace();
58         }
59     }
60 
61 }

看下执行结果：

object has been written
object read here
Student [bool=Book [isbn = 2014], name=xingle]

正如预料的一样，成功了。要注意的点我在代码的注释中有说明，请好好看下代码。

还有一点在代码中没写出来，就是一定要注意写入和读取的顺序一定要对应。像上面如果你是先写基本类型数据的话，那在读取的时候也一定要先读取基本类型的数据，文件是有position的。

最后，还有两个问题：

1、如果一个类没有实现Serializable接口，但是它的基类实现了，这个类可不可以序列化？

2、和上面相反，如果一个类实现了Serializable接口，但是它的父类没有实现，这个类可不可以序列化？

第1个问题：一个类实现了某接口，那么它的所有子类都间接实现了此接口，所以它可以被序列化。

第2个问题：Object是每个类的超类，但是它没有实现 Serializable接口，但是我们照样在序列化对象，所以说明一个类要序列化，它的父类不一定要实现Serializable接口。但是在父类中定义的状态能被正确的保存以及读取吗？

还有一点，序列化保存对象的状态，而静态（static）变量不是对象的状态，所以它们不会被序列化。

Java 之 I/O 系列 02 ——序列化（一）

一 序列化概述

二 序列化示例

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