前言

序列化和反序列化作為Java里一個(gè)較為基礎(chǔ)的知識點(diǎn)，大家心里也有那么幾句要說的，但我相信很多小伙伴掌握的也就是那么幾句而已，如果再深究問一下Java如何實(shí)現(xiàn)序列化和反序列化的，就可能不知所措了！遙記當(dāng)年也被問了這一個(gè)問題，自信滿滿的說了一大堆，什么是序列化、什么是反序列化、什么場景的時(shí)候才會(huì)用到等，然后面試官說：那你能說一下序列化和反序列化底層是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？一臉懵逼，然后回家等通知！結(jié)果自然是涼了~

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一、基本概念

1、什么是序列化和反序列化

（1）Java序列化是指把Java對象轉(zhuǎn)換為字節(jié)序列的過程，而Java反序列化是指把字節(jié)序列恢復(fù)為Java對象的過程；

（2）序列化：對象序列化的最主要的用處就是在傳遞和保存對象的時(shí)候，保證對象的完整性和可傳遞性。序列化是把對象轉(zhuǎn)換成有序字節(jié)流，以便在網(wǎng)絡(luò)上傳輸或者保存在本地文件中。序列化后的字節(jié)流保存了Java對象的狀態(tài)以及相關(guān)的描述信息。序列化機(jī)制的核心作用就是對象狀態(tài)的保存與重建。

（3）反序列化：客戶端從文件中或網(wǎng)絡(luò)上獲得序列化后的對象字節(jié)流后，根據(jù)字節(jié)流中所保存的對象狀態(tài)及描述信息，通過反序列化重建對象。

（4）本質(zhì)上講，序列化就是把實(shí)體對象狀態(tài)按照一定的格式寫入到有序字節(jié)流，反序列化就是從有序字節(jié)流重建對象，恢復(fù)對象狀態(tài)。

2、為什么需要序列化與反序列化

我們知道，當(dāng)兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)，可以相互發(fā)送各種類型的數(shù)據(jù)，包括文本、圖片、音頻、視頻等， 而這些數(shù)據(jù)都會(huì)以二進(jìn)制序列的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳送。

那么當(dāng)兩個(gè)Java進(jìn)程進(jìn)行通信時(shí)，能否實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的對象傳送呢？答案是可以的！如何做到呢？這就需要Java序列化與反序列化了！

換句話說，一方面，發(fā)送方需要把這個(gè)Java對象轉(zhuǎn)換為字節(jié)序列，然后在網(wǎng)絡(luò)上傳送；另一方面，接收方需要從字節(jié)序列中恢復(fù)出Java對象。

當(dāng)我們明晰了為什么需要Java序列化和反序列化后，我們很自然地會(huì)想Java序列化的好處。其好處一是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的持久化，通過序列化可以把數(shù)據(jù)永久地保存到硬盤上（通常存放在文件里），二是，利用序列化實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，即在網(wǎng)絡(luò)上傳送對象的字節(jié)序列。

總的來說可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）永久性保存對象，保存對象的字節(jié)序列到本地文件或者數(shù)據(jù)庫中；

（2）通過序列化以字節(jié)流的形式使對象在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳遞和接收；

（3）通過序列化在進(jìn)程間傳遞對象；

3、序列化算法一般會(huì)按步驟做如下事情：

（1）將對象實(shí)例相關(guān)的類元數(shù)據(jù)輸出。

（2）遞歸地輸出類的超類描述直到不再有超類。

（3）類元數(shù)據(jù)完了以后，開始從最頂層的超類開始輸出對象實(shí)例的實(shí)際數(shù)據(jù)值。

（4）從上至下遞歸輸出實(shí)例的數(shù)據(jù)

二、Java如何實(shí)現(xiàn)序列化和反序列化

1、JDK類庫中序列化和反序列化API

（1）java.io.ObjectOutputStream：表示對象輸出流；

它的writeObject(Object obj)方法可以對參數(shù)指定的obj對象進(jìn)行序列化，把得到的字節(jié)序列寫到一個(gè)目標(biāo)輸出流中；

（2）java.io.ObjectInputStream：表示對象輸入流；

它的readObject()方法源輸入流中讀取字節(jié)序列，再把它們反序列化成為一個(gè)對象，并將其返回；

2、實(shí)現(xiàn)序列化的要求

只有實(shí)現(xiàn)了Serializable或Externalizable接口的類的對象才能被序列化，否則拋出異常！

3、實(shí)現(xiàn)Java對象序列化與反序列化的方法

假定一個(gè)User類，它的對象需要序列化，可以有如下三種方法：

（1）若User類僅僅實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，則可以按照以下方式進(jìn)行序列化和反序列化

ObjectOutputStream采用默認(rèn)的序列化方式，對User對象的非transient的實(shí)例變量進(jìn)行序列化。

ObjcetInputStream采用默認(rèn)的反序列化方式，對對User對象的非transient的實(shí)例變量進(jìn)行反序列化。

（2）若User類僅僅實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，并且還定義了readObject(ObjectInputStream in)和writeObject(ObjectOutputSteam out)，則采用以下方式進(jìn)行序列化與反序列化。

ObjectOutputStream調(diào)用User對象的writeObject(ObjectOutputStream out)的方法進(jìn)行序列化。

ObjectInputStream會(huì)調(diào)用User對象的readObject(ObjectInputStream in)的方法進(jìn)行反序列化。

（3）若User類實(shí)現(xiàn)了Externalnalizable接口，且User類必須實(shí)現(xiàn)readExternal(ObjectInput in)和writeExternal(ObjectOutput out)方法，則按照以下方式進(jìn)行序列化與反序列化。

ObjectOutputStream調(diào)用User對象的writeExternal(ObjectOutput out))的方法進(jìn)行序列化。

ObjectInputStream會(huì)調(diào)用User對象的readExternal(ObjectInput in)的方法進(jìn)行反序列化。

4、JDK類庫中序列化的步驟

步驟一：創(chuàng)建一個(gè)對象輸出流，它可以包裝一個(gè)其它類型的目標(biāo)輸出流，如文件輸出流：

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\object.out"));

步驟二：通過對象輸出流的writeObject()方法寫對象：

oos.writeObject(new User("xuliugen", "123456", "male"));

5、JDK類庫中反序列化的步驟

步驟一：創(chuàng)建一個(gè)對象輸入流，它可以包裝一個(gè)其它類型輸入流，如文件輸入流：

ObjectInputStream ois= new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.out"));

步驟二：通過對象輸出流的readObject()方法讀取對象：

User user = (User) ois.readObject();

說明：為了正確讀取數(shù)據(jù)，完成反序列化，必須保證向?qū)ο筝敵隽鲗憣ο蟮捻樞蚺c從對象輸入流中讀對象的順序一致。

6、序列化和反序列化的示例

為了更好地理解Java序列化與反序列化，舉一個(gè)簡單的示例如下：

public class SerialDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //序列化
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("object.out");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
        User user1 = new User("xuliugen", "123456", "male");
        oos.writeObject(user1);
        oos.flush();
        oos.close();
        //反序列化
        FileInputStream fis = new FileInputStream("object.out");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        User user2 = (User) ois.readObject();
        System.out.println(user2.getUserName()+ " " + 
            user2.getPassword() + " " + user2.getSex());
        //反序列化的輸出結(jié)果為：xuliugen 123456 male
    }
}

public class User implements Serializable {
    private String userName;
    private String password;
    private String sex;
    //全參構(gòu)造方法、get和set方法省略
}

object.out文件如下（使用UltraEdit打開）：

注：上圖中0000000h-000000c0h表示行號；0-f表示列；行后面的文字表示對這行16進(jìn)制的解釋；對上述字節(jié)碼所表述的內(nèi)容感興趣的可以對照相關(guān)的資料，查閱一下每一個(gè)字符代表的含義，這里不在探討！

類似于我們Java代碼編譯之后的.class文件，每一個(gè)字符都代表一定的含義。序列化和反序列化的過程就是生成和解析上述字符的過程！

序列化圖示：

反序列化圖示：

三、相關(guān)注意事項(xiàng)

1、序列化時(shí)，只對對象的狀態(tài)進(jìn)行保存，而不管對象的方法；

2、當(dāng)一個(gè)父類實(shí)現(xiàn)序列化，子類自動(dòng)實(shí)現(xiàn)序列化，不需要顯式實(shí)現(xiàn)Serializable接口；

3、當(dāng)一個(gè)對象的實(shí)例變量引用其他對象，序列化該對象時(shí)也把引用對象進(jìn)行序列化；

4、并非所有的對象都可以序列化，至于為什么不可以，有很多原因了，比如：

• 安全方面的原因，比如一個(gè)對象擁有private，public等field，對于一個(gè)要傳輸?shù)膶ο螅热鐚懙轿募?，或者進(jìn)行RMI傳輸?shù)鹊龋谛蛄谢M(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，這個(gè)對象的private等域是不受保護(hù)的；

• 資源分配方面的原因，比如socket，thread類，如果可以序列化，進(jìn)行傳輸或者保存，也無法對他們進(jìn)行重新的資源分配，而且，也是沒有必要這樣實(shí)現(xiàn)；

5、聲明為static和transient類型的成員數(shù)據(jù)不能被序列化。因?yàn)閟tatic代表類的狀態(tài)，transient代表對象的臨時(shí)數(shù)據(jù)。

6、序列化運(yùn)行時(shí)使用一個(gè)稱為 serialVersionUID 的版本號與每個(gè)可序列化類相關(guān)聯(lián)，該序列號在反序列化過程中用于驗(yàn)證序列化對象的發(fā)送者和接收者是否為該對象加載了與序列化兼容的類。為它賦予明確的值。顯式地定義serialVersionUID有兩種用途：

• 在某些場合，希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有相同的serialVersionUID；

• 在某些場合，不希望類的不同版本對序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有不同的serialVersionUID。

7、Java有很多基礎(chǔ)類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了serializable接口，比如String,Vector等。但是也有一些沒有實(shí)現(xiàn)serializable接口的；

8、如果一個(gè)對象的成員變量是一個(gè)對象，那么這個(gè)對象的數(shù)據(jù)成員也會(huì)被保存！這是能用序列化解決深拷貝的重要原因；

四、總結(jié)

看到這里，可能已經(jīng)讓我們很滿足了，畢竟已經(jīng)知道了我們平時(shí)使用的序列化和反序列化是如何進(jìn)行操作的，Java給我們提供了哪些接口可供使用，也比我們最初知道的簡單的什么是序列化、反序列化以及作用多了很多！后續(xù)內(nèi)容我們也會(huì)不斷再討論和更新！

本文標(biāo)題：序列化和反序列化的底層實(shí)現(xiàn)原理是什么？
網(wǎng)頁鏈接：http://jinyejixie.com/article26/gpsgcg.html

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