作者：沉默王二

微信公眾號(hào)：Java極客技術(shù)（ID:Javageektech）

對(duì)于 Java 的序列化，我一直停留在最淺顯的認(rèn)知上——把那個(gè)要序列化的類實(shí)現(xiàn)?Serializbale?接口就可以了。我不愿意做更深入的研究，因?yàn)闀?huì)用就行了嘛。

但隨著時(shí)間的推移，見到?Serializbale?的次數(shù)越來(lái)越多，我便對(duì)它產(chǎn)生了濃厚的興趣。是時(shí)候花點(diǎn)時(shí)間研究研究了。

01、先來(lái)點(diǎn)理論

Java 序列化是 JDK 1.1 時(shí)引入的一組開創(chuàng)性的特性，用于將 Java 對(duì)象轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，便于存儲(chǔ)或傳輸。此后，仍然可以將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換回 Java 對(duì)象原有的狀態(tài)。

序列化的思想是“凍結(jié)”對(duì)象狀態(tài)，然后寫到磁盤或者在網(wǎng)絡(luò)中傳輸；反序列化的思想是“解凍”對(duì)象狀態(tài)，重新獲得可用的 Java 對(duì)象。

再來(lái)看看序列化?Serializbale?接口的定義：

public?interface?Serializable?{ }

明明就一個(gè)空的接口嘛，竟然能夠保證實(shí)現(xiàn)了它的“類的對(duì)象”被序列化和反序列化？

02、再來(lái)點(diǎn)實(shí)戰(zhàn)

在回答上述問題之前，我們先來(lái)創(chuàng)建一個(gè)類（只有兩個(gè)字段，和對(duì)應(yīng)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;} }

再來(lái)創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試類，通過(guò)?ObjectOutputStream?將“18 歲的王二”寫入到文件當(dāng)中，實(shí)際上就是一種序列化的過(guò)程；再通過(guò)?ObjectInputStream?將“18 歲的王二”從文件中讀出來(lái)，實(shí)際上就是一種反序列化的過(guò)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);//?把對(duì)象寫到文件中try?(ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(new?FileOutputStream("chenmo"));){oos.writeObject(wanger);}?catch?(IOException?e)?{e.printStackTrace();}//?從文件中讀出對(duì)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();}}}

不過(guò)，由于?Wanger?沒有實(shí)現(xiàn)?Serializbale?接口，所以在運(yùn)行測(cè)試類的時(shí)候會(huì)拋出異常，堆棧信息如下：

java.io.NotSerializableException:?com.cmower.java_demo.xuliehua.Wangerat?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)

順著堆棧信息，我們來(lái)看一下?ObjectOutputStream?的?writeObject0()?方法。其部分源碼如下：

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());} }

也就是說(shuō)，ObjectOutputStream?在序列化的時(shí)候，會(huì)判斷被序列化的對(duì)象是哪一種類型，字符串？數(shù)組？枚舉？還是?Serializable，如果全都不是的話，拋出?NotSerializableException。

假如?Wanger?實(shí)現(xiàn)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; }

具體怎么序列化呢？

以?ObjectOutputStream?為例吧，它在序列化的時(shí)候會(huì)依次調(diào)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?為例，它在反序列化的時(shí)候會(huì)依次調(diào)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());}}}

我想看到這，你應(yīng)該會(huì)恍然大悟的“哦”一聲了。Serializable?接口之所以定義為空，是因?yàn)樗黄鸬搅艘粋€(gè)標(biāo)識(shí)的作用，告訴程序?qū)崿F(xiàn)了它的對(duì)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來(lái)完成。

03、再來(lái)點(diǎn)注意事項(xiàng)

開門見山的說(shuō)吧，static?和?transient?修飾的字段是不會(huì)被序列化的。

為什么呢？我們先來(lái)證明，再來(lái)解釋原因。

首先，在?Wanger?類中增加兩個(gè)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";@Overridepublic?String?toString()?{return?"Wanger{"?+?"name="?+?name?+?",age="?+?age?+?",pre="?+?pre?+?",meizi="?+?meizi?+?"}";} }

其次，在測(cè)試類中打印序列化前和反序列化后的對(duì)象，并在序列化后和反序列化前改變?static?字段的值。具體代碼如下：

//?初始化 Wanger?wanger?=?new?Wanger(); wanger.setName("王二"); wanger.setAge(18); System.out.println(wanger);//?把對(duì)象寫到文件中 try?(ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(new?FileOutputStream("chenmo"));){oos.writeObject(wanger);}?catch?(IOException?e)?{e.printStackTrace();}//?改變?static?字段的值 Wanger.pre?="不沉默";//?從文件中讀出對(duì)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}

從結(jié)果的對(duì)比當(dāng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)：

1）序列化前，pre?的值為“沉默”，序列化后，pre?的值修改為“不沉默”，反序列化后，pre?的值為“不沉默”，而不是序列化前的狀態(tài)“沉默”。

為什么呢？因?yàn)樾蛄谢４娴氖菍?duì)象的狀態(tài)，而?static?修飾的字段屬于類的狀態(tài)，因此可以證明序列化并不保存?static?修飾的字段。

2）序列化前，meizi?的值為“王三”，反序列化后，meizi?的值為?null，而不是序列化前的狀態(tài)“王三”。

為什么呢？transient?的中文字義為“臨時(shí)的”（論英語(yǔ)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?字段的值被設(shè)為初始值，比如?int型的初始值為 0，對(duì)象型的初始值為?null。

如果想要深究源碼的話，你可以在?ObjectStreamClass?中發(fā)現(xiàn)下面這樣的代碼：

private?static?ObjectStreamField[]?getDefaultSerialFields(Class<?>?cl)?{Field[]?clFields?=?cl.getDeclaredFields();ArrayList<ObjectStreamField>?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，是不是感覺更好了呢？

04、再來(lái)點(diǎn)干貨

除了?Serializable?之外，Java 還提供了一個(gè)序列化接口?Externalizable（念起來(lái)有點(diǎn)拗口）。

兩個(gè)接口有什么不一樣的嗎？試一試就知道了。

首先，把?Wanger?類實(shí)現(xiàn)的接口 ?Serializable?替換為?Externalizable。

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

實(shí)現(xiàn)?Externalizable?接口的?Wanger?類和實(shí)現(xiàn)?Serializable?接口的?Wanger?類有一些不同：

1）新增了一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造方法。

使用?Externalizable?進(jìn)行反序列化的時(shí)候，會(huì)調(diào)用被序列化類的無(wú)參構(gòu)造方法去創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，然后再將被保存對(duì)象的字段值復(fù)制過(guò)去。否則的話，會(huì)拋出以下異常：

java.io.InvalidClassException:?com.cmower.java_demo.xuliehua1.Wanger;?no?valid?constructorat?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）新增了兩個(gè)方法?writeExternal()?和?readExternal()，實(shí)現(xiàn)?Externalizable?接口所必須的。

然后，我們?cè)僭跍y(cè)試類中打印序列化前和反序列化后的對(duì)象。

//?初始化 Wanger?wanger?=?new?Wanger(); wanger.setName("王二"); wanger.setAge(18); System.out.println(wanger);//?把對(duì)象寫到文件中 try?(ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(new?FileOutputStream("chenmo"));)?{oos.writeObject(wanger); }?catch?(IOException?e)?{e.printStackTrace(); }//?從文件中讀出對(duì)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}

從輸出的結(jié)果看，反序列化后得到的對(duì)象字段都變成了默認(rèn)值，也就是說(shuō)，序列化之前的對(duì)象狀態(tài)沒有被“凍結(jié)”下來(lái)。

為什么呢？因?yàn)槲覀儧]有為?Wanger?類重寫具體的?writeExternal()?和?readExternal()?方法。那該怎么重寫呢？

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

1）調(diào)用?ObjectOutput?的?writeObject()?方法將字符串類型的?name?寫入到輸出流中；

2）調(diào)用?ObjectOutput?的?writeInt()?方法將整型的?age?寫入到輸出流中；

3）調(diào)用?ObjectInput?的?readObject()?方法將字符串類型的?name?讀入到輸入流中；

4）調(diào)用?ObjectInput?的?readInt()?方法將字符串類型的?age?讀入到輸入流中；

再運(yùn)行一次測(cè)試了類，你會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)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、再來(lái)點(diǎn)甜點(diǎn)

讓我先問問你吧，你知道?private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;?這段代碼的作用嗎？

嗯……

serialVersionUID?被稱為序列化 ID，它是決定 Java 對(duì)象能否反序列化成功的重要因子。在反序列化時(shí)，Java 虛擬機(jī)會(huì)把字節(jié)流中的?serialVersionUID?與被序列化類中的?serialVersionUID?進(jìn)行比較，如果相同則可以進(jìn)行反序列化，否則就會(huì)拋出序列化版本不一致的異常。

當(dāng)一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了?Serializable?接口后，IDE 就會(huì)提醒該類最好產(chǎn)生一個(gè)序列化 ID，就像下面這樣：

1）添加一個(gè)默認(rèn)版本的序列化 ID：

private?static?final?long?serialVersionUID?=?1L。

2）添加一個(gè)隨機(jī)生成的不重復(fù)的序列化 ID。

private?static?final?long?serialVersionUID?=?-2095916884810199532L;

3）添加?@SuppressWarnings?注解。

@SuppressWarnings("serial")

怎么選擇呢？

首先，我們采用第二種辦法，在被序列化類中添加一個(gè)隨機(jī)生成的序列化 ID。

class?Wanger?implements?Serializable?{private?static?final?long?serialVersionUID?=?-2095916884810199532L;private?String?name;private?int?age;//?其他代碼忽略 }

然后，序列化一個(gè)?Wanger?對(duì)象到文件中。

//?初始化 Wanger?wanger?=?new?Wanger(); wanger.setName("王二"); wanger.setAge(18); System.out.println(wanger);//?把對(duì)象寫到文件中 try?(ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(new?FileOutputStream("chenmo"));)?{oos.writeObject(wanger); }?catch?(IOException?e)?{e.printStackTrace(); }

這時(shí)候，我們悄悄地把?Wanger?類的序列化 ID 偷梁換柱一下，嘿嘿。

//?private?static?final?long?serialVersionUID?=?-2095916884810199532L; private?static?final?long?serialVersionUID?=?-2095916884810199533L;

好了，準(zhǔn)備反序列化吧。

try?(ObjectInputStream?ois?=?new?ObjectInputStream(new?FileInputStream(new?File("chenmo")));)?{Wanger?wanger?=?(Wanger)?ois.readObject();System.out.println(wanger); }?catch?(IOException?|?ClassNotFoundException?e)?{e.printStackTrace(); }

哎呀，出錯(cuò)了。

java.io.InvalidClassException:??local?class?incompatible:?stream?classdesc? serialVersionUID?=?-2095916884810199532, local?class?serialVersionUID?=?-2095916884810199533at?java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1521)at?com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)

異常堆棧信息里面告訴我們，從持久化文件里面讀取到的序列化 ID 和本地的序列化 ID 不一致，無(wú)法反序列化。

那假如我們采用第三種方法，為?Wanger?類添加個(gè)?@SuppressWarnings("serial")?注解呢？

@SuppressWarnings("serial") class?Wanger3?implements?Serializable?{ //?省略其他代碼 }

好了，再來(lái)一次反序列化吧。可惜依然報(bào)錯(cuò)。

java.io.InvalidClassException:??local?class?incompatible:?stream?classdesc? serialVersionUID?=?-2095916884810199532,? local?class?serialVersionUID?=?-3818877437117647968at?java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1521)at?com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)

異常堆棧信息里面告訴我們，本地的序列化 ID 為 -3818877437117647968，和持久化文件里面讀取到的序列化 ID 仍然不一致，無(wú)法反序列化。這說(shuō)明什么呢？使用?@SuppressWarnings("serial")?注解時(shí)，該注解會(huì)為被序列化類自動(dòng)生成一個(gè)隨機(jī)的序列化 ID。

由此可以證明，Java 虛擬機(jī)是否允許反序列化，不僅取決于類路徑和功能代碼是否一致，還有一個(gè)非常重要的因素就是序列化 ID 是否一致。

也就是說(shuō)，如果沒有特殊需求，采用默認(rèn)的序列化 ID（1L）就可以，這樣可以確保代碼一致時(shí)反序列化成功。

class?Wanger?implements?Serializable?{private?static?final?long?serialVersionUID?=?1L; //?省略其他代碼 }

06、再來(lái)點(diǎn)總結(jié)

寫這篇文章之前，我真沒想到：“空空其身”的Serializable?竟然有這么多可以研究的內(nèi)容！

寫完這篇文章之后，我不由得想起理科狀元曹林菁說(shuō)說(shuō)過(guò)的一句話：“在學(xué)習(xí)中再小的問題也不放過(guò)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都要總結(jié)”——說(shuō)得真真真真的對(duì)啊！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Serializable：明明就一个空接口！为什么还要实现它？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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