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序列化

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序列化是指把一个Java对象变成二进制内容,本质上就是一个byte[]数组。

为什么要把Java对象序列化呢?因为序列化后可以把byte[]保存到文件中,或者把byte[]通过网络传输到远程,这样,就相当于把Java对象存储到文件或者通过网络传输出去了。

有序列化,就有反序列化,即把一个二进制内容(也就是byte[]数组)变回Java对象。有了反序列化,保存到文件中的byte[]数组又可以“变回”Java对象,或者从网络上读取byte[]并把它“变回”Java对象。

我们来看看如何把一个Java对象序列化。

一个Java对象要能序列化,必须实现一个特殊的java.io.Serializable接口,它的定义如下:

public interface Serializable {
}

Serializable接口没有定义任何方法,它是一个空接口。我们把这样的空接口称为“标记接口”(Marker Interface),实现了标记接口的类仅仅是给自身贴了个“标记”,并没有增加任何方法。

序列化

把一个Java对象变为byte[]数组,需要使用ObjectOutputStream。它负责把一个Java对象写入一个字节流:

import java.io.*;
import java.util.Arrays;
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream();
        try (ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(buffer)) {
            // 写入int:
            output.writeInt(12345);
            // 写入String:
            output.writeUTF("Hello");
            // 写入Object:
            output.writeObject(Double.valueOf(123.456));
        }
        System.out.println(Arrays.toString(buffer.toByteArray()));
    }
}

ObjectOutputStream既可以写入基本类型,如intboolean,也可以写入String(以UTF-8编码),还可以写入实现了Serializable接口的Object

因为写入Object时需要大量的类型信息,所以写入的内容很大。

反序列化

ObjectOutputStream相反,ObjectInputStream负责从一个字节流读取Java对象:

try (ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(...)) {
    int n = input.readInt();
    String s = input.readUTF();
    Double d = (Double) input.readObject();
}

除了能读取基本类型和String类型外,调用readObject()可以直接返回一个Object对象。要把它变成一个特定类型,必须强制转型。

readObject()可能抛出的异常有:

  • ClassNotFoundException:没有找到对应的Class;
  • InvalidClassException:Class不匹配。

对于ClassNotFoundException,这种情况常见于一台电脑上的Java程序把一个Java对象,例如,Person对象序列化以后,通过网络传给另一台电脑上的另一个Java程序,但是这台电脑的Java程序并没有定义Person类,所以无法反序列化。

对于InvalidClassException,这种情况常见于序列化的Person对象定义了一个int类型的age字段,但是反序列化时,Person类定义的age字段被改成了long类型,所以导致class不兼容。

为了避免这种class定义变动导致的不兼容,Java的序列化允许class定义一个特殊的serialVersionUID静态变量,用于标识Java类的序列化“版本”,通常可以由IDE自动生成。如果增加或修改了字段,可以改变serialVersionUID的值,这样就能自动阻止不匹配的class版本:

public class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 2709425275741743919L;
}

要特别注意反序列化的几个重要特点:

反序列化时,由JVM直接构造出Java对象,不调用构造方法,构造方法内部的代码,在反序列化时根本不可能执行。

安全性

因为Java的序列化机制可以导致一个实例能直接从byte[]数组创建,而不经过构造方法,因此,它存在一定的安全隐患。一个精心构造的byte[]数组被反序列化后可以执行特定的Java代码,从而导致严重的安全漏洞。

实际上,Java本身提供的基于对象的序列化和反序列化机制既存在安全性问题,也存在兼容性问题。更好的序列化方法是通过JSON这样的通用数据结构来实现,只输出基本类型(包括String)的内容,而不存储任何与代码相关的信息。

小结

可序列化的Java对象必须实现java.io.Serializable接口,类似Serializable这样的空接口被称为“标记接口”(Marker Interface);

反序列化时不调用构造方法,可设置serialVersionUID作为版本号(非必需);

Java的序列化机制仅适用于Java,如果需要与其它语言交换数据,必须使用通用的序列化方法,例如JSON。


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