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序列化

GGBOND2025/12/3大约 6 分钟

序列化

序列化与反序列化是什么?为什么要序列化?

序列化：将Java对象转换为字节流的过程，使对象可以在网络上传输或持久化存储到文件中。

反序列化：将字节流恢复为Java对象的过程，从文件读取或网络接收字节流后重构对象。

为什么需要序列化？

  • 跨JVM通信：将对象从一个JVM传递到另一个JVM
  • 网络传输：通过Socket、HTTP等方式在分布式系统中传输数据
  • 持久化存储：将对象状态保存到文件或数据库
  • 缓存存储：将对象存储在Redis等缓存中，提高访问效率

怎么把一个对象从一个JVM转移到另一个JVM?

  1. 序列化与反序列化
    将对象序列化为字节流，通过网络传输或文件存储发送到另一个JVM，再在目标JVM中反序列化字节流恢复对象。Java原生通过ObjectOutputStream（序列化）和ObjectInputStream（反序列化）实现，需确保对象类实现Serializable接口。

  2. 消息传递机制
    利用消息队列（如RabbitMQ、Kafka）或网络套接字（Socket），自定义协议将对象序列化后发送。例如，通过Socket建立两个JVM间的连接，将序列化后的字节流写入输出流，目标JVM从输入流读取并反序列化。

  3. 远程方法调用（RPC）
    使用RPC框架（如gRPC、Dubbo），框架内部封装对象序列化、网络传输和反序列化逻辑，开发者可直接调用远程JVM上的对象方法，无需手动处理传输细节。例如，gRPC基于Protocol Buffers序列化对象，实现跨语言、跨JVM的方法调用。

  4. 共享数据库或缓存
    将对象存储在共享数据库（如MySQL）或分布式缓存（如Redis）中，两个JVM通过读写共享存储实现对象"转移"。适用于无需实时传输、仅需共享数据的场景，需将对象转换为数据库字段或缓存支持的格式（如JSON）。

序列化和反序列化让你自己实现你会怎么做?

Java原生序列化存在无法跨语言、安全漏洞、序列化后流体积大三大缺陷，实际开发中更推荐使用主流序列化框架替代，具体选择如下：

1. 优先选择成熟框架（而非手动实现）

  • 追求跨语言与性能：选择Protocol Buffers（Protobuf）
    Protobuf是Google开源的二进制序列化框架，定义.proto文件描述对象结构，通过编译器生成不同语言的序列化/反序列化代码。其优势在于：

    • 跨语言：支持Java、C++、Python等多种语言，适合多语言协作的分布式系统。
    • 高性能：二进制格式紧凑，序列化后流体积小，编码/解码仅需简单数据运算和位移操作，效率远超原生序列化。
    • 可扩展性：支持字段新增和废弃，兼容旧版本数据。

  • 追求易用性与JSON格式：选择FastJson、Jackson
    若需序列化后的格式可读（如JSON），可使用FastJson或Jackson。这类框架基于反射实现，无需定义额外结构文件，直接将对象与JSON字符串互转，适用于HTTP接口传输、配置文件存储等场景。

2. 若必须手动实现（了解核心逻辑）

手动实现需定义一套序列化协议（即字节流格式），核心步骤如下：

  1. 定义协议格式：规定字节流中各字段的顺序、类型和长度。例如，对象包含int id和String name，协议可定义为：[4字节id][4字节name长度][name字节数组]。
  2. 序列化逻辑：将对象字段按协议格式转换为字节数组。例如，用DataOutputStream将id（int转4字节）、name长度（int转4字节）、name（字符串转字节数组）依次写入输出流。
  3. 反序列化逻辑：从字节流中按协议格式读取数据，恢复对象。例如，用DataInputStream依次读取4字节（解析为id）、4字节（解析为name长度）、指定长度的字节数组（解析为name），最终创建对象。

手动实现缺点：需处理类型转换、版本兼容、异常情况（如字段缺失），代码复杂度高，且无法跨语言，实际中极少使用。

将对象转为二进制字节流具体怎么实现?

对象转二进制字节流的核心是遵循序列化协议（定义字节流格式），Java原生通过序列化流实现，步骤如下：

1. 前提：对象类实现Serializable接口

只有实现java.io.Serializable接口的类，其对象才能被序列化（接口无方法，仅为"标记接口"，告知JVM该类可序列化）。若类有不可序列化的成员变量，需用transient关键字修饰（序列化时会忽略该字段）。

import java.io.Serializable;

// 实现Serializable接口，支持序列化
public class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L; // 序列化版本号，确保版本兼容
    private int id;
    private String name;
    private transient String password; // transient修饰，不参与序列化

    // 构造方法、getter、setter省略
}

2. 序列化：ObjectOutputStream写入对象

通过ObjectOutputStream的writeObject()方法，将对象按Java原生协议转换为字节流，可写入文件、网络流等。

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SerializeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User(1, "Alice", "123456");
        try (// 1. 创建文件输出流（目标存储位置）
             FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("user.ser");
             // 2. 包装为对象输出流
             ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut)) {
            // 3. 序列化对象，写入字节流
            out.writeObject(user);
            System.out.println("对象已序列化到user.ser");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3. 反序列化：ObjectInputStream读取字节流

通过ObjectInputStream的readObject()方法，从字节流中读取数据，恢复为对象，需强制转换为目标类类型。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;

public class DeserializeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User user = null;
        try (// 1. 创建文件输入流（读取字节流）
             FileInputStream fileIn = new FileInputStream("user.ser");
             // 2. 包装为对象输入流
             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn)) {
            // 3. 反序列化，恢复对象
            user = (User) in.readObject();
            System.out.println("对象反序列化完成，name：" + user.getName());
            System.out.println("transient字段password：" + user.getPassword()); // 输出null（未序列化）
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

关键说明

  • serialVersionUID：序列化版本号，若类结构修改（如新增字段），需保持版本号与旧版本一致，否则反序列化时会抛出InvalidClassException。
  • transient关键字：修饰的字段不参与序列化，反序列化后该字段为默认值（如String为null，int为0）。
  • 适用场景：原生序列化仅适用于Java单语言环境，若需跨语言或高性能，需替换为Protobuf、FastJson等框架。
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