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有關(guān)Java對(duì)象的序列化和反序列化也算是Java基礎(chǔ)的一部分，下面對(duì)Java序列化的機(jī)制和原理進(jìn)行一些介紹。
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Java序列化算法透析
Serialization（序列化）是一種將對(duì)象以一連串的字節(jié)描述的過(guò)程；反序列化deserialization是一種將這些字節(jié)重建成一個(gè)對(duì)象的過(guò)程。Java序列化API提供一種處理對(duì)象序列化的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。在這里你能學(xué)到如何序列化一個(gè)對(duì)象，什么時(shí)候需要序列化以及Java序列化的算法，我們用一個(gè)實(shí)例來(lái)示范序列化以后的字節(jié)是如何描述一個(gè)對(duì)象的信息的。
序列化的必要性
Java中，一切都是對(duì)象，在分布式環(huán)境中經(jīng)常需要將Object從這一端網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備傳遞到另一端。這就需要有一種可以在兩端傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議。Java序列化機(jī)制就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生。
如何序列化一個(gè)對(duì)象
一個(gè)對(duì)象能夠序列化的前提是實(shí)現(xiàn)Serializable接口，Serializable接口沒(méi)有方法，更像是個(gè)標(biāo)記。有了這個(gè)標(biāo)記的Class就能被序列化機(jī)制處理。
- import java.io.Serializable;
- class TestSerial implements Serializable {
- public byte version = 100;
- public byte count = 0;
- }
然后我們寫個(gè)程序?qū)?duì)象序列化并輸出。ObjectOutputStream能把Object輸出成Byte流。我們將Byte流暫時(shí)存儲(chǔ)到temp.out文件里。
- public static void main(String args[]) throws IOException {
- FileOutputStream fos = new FileOutputStream("temp.out");
- ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
- TestSerial ts = new TestSerial();
- oos.writeObject(ts);
- oos.flush();
- oos.close();
- }
如果要從持久的文件中讀取Bytes重建對(duì)象，我們可以使用ObjectInputStream。
- public static void main(String args[]) throws IOException {
- FileInputStream fis = new FileInputStream("temp.out");
- ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(fis);
- TestSerial ts = (TestSerial) oin.readObject();
- System.out.println("version="+ts.version);
- }
執(zhí)行結(jié)果為
100.
對(duì)象的序列化格式
將一個(gè)對(duì)象序列化后是什么樣子呢？打開(kāi)剛才我們將對(duì)象序列化輸出的temp.out文件，以16進(jìn)制方式顯示。內(nèi)容應(yīng)該如下：
AC ED 00 05 73 72 00 0A 53 65 72 69 61 6C 54 65 73 74 A0 0C 34 00 FE B1 DD F9 02 00 02 42 00 05 63 6F 75 6E 74 42 00 07 76 65 72 73 69 6F 6E 78 70 00 64這一坨字節(jié)就是用來(lái)描述序列化以后的
TestSerial對(duì)象的，我們注意到TestSerial類中只有兩個(gè)域：
public byte version = 100;
public byte count = 0;
且都是byte型，理論上存儲(chǔ)這兩個(gè)域只需要2個(gè)byte，但是實(shí)際上temp.out占據(jù)空間為51bytes，也就是說(shuō)除了數(shù)據(jù)以外，還包括了對(duì)序列化對(duì)象的其他描述。
Java的序列化算法
序列化算法一般會(huì)按步驟做如下事情：
◆將對(duì)象實(shí)例相關(guān)的類元數(shù)據(jù)輸出。
◆遞歸地輸出類的超類描述直到不再有超類。
◆類元數(shù)據(jù)完了以后，開(kāi)始從最頂層的超類開(kāi)始輸出對(duì)象實(shí)例的實(shí)際數(shù)據(jù)值。
◆從上至下遞歸輸出實(shí)例的數(shù)據(jù)
我們用另一個(gè)更完整覆蓋所有可能出現(xiàn)的情況的例子來(lái)說(shuō)明：
- class parent implements Serializable {
- int parentVersion = 10;
- }
- class contain implements Serializable{
- int containVersion = 11;
- }
- public class SerialTest extends parent implements Serializable {
- int version = 66;
- contain con = new contain();
- public int getVersion() {
- return version;
- }
- public static void main(String args[]) throws IOException {
- FileOutputStream fos = new FileOutputStream("temp.out");
- ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
- SerialTest st = new SerialTest();
- oos.writeObject(st);
- oos.flush();
- oos.close();
- }
- }
這個(gè)例子是相當(dāng)?shù)闹卑桌?。SerialTest類實(shí)現(xiàn)了Parent超類，內(nèi)部還持有一個(gè)Container對(duì)象。
序列化后的格式如下：
AC ED 00 05 73 72 00 0A 53 65 72 69 61 6C 54 65
73 74 05 52 81 5A AC 66 02 F6 02 00 02 49 00 07
76 65 72 73 69 6F 6E 4C 00 03 63 6F 6E 74 00 09
4C 63 6F 6E 74 61 69 6E 3B 78 72 00 06 70 61 72
65 6E 74 0E DB D2 BD 85 EE 63 7A 02 00 01 49 00
0D 70 61 72 65 6E 74 56 65 72 73 69 6F 6E 78 70
00 00 00 0A 00 00 00 42 73 72 00 07 63 6F 6E 74
61 69 6E FC BB E6 0E FB CB 60 C7 02 00 01 49 00
0E 63 6F 6E 74 61 69 6E 56 65 72 73 69 6F 6E 78
70 00 00 00 0B
我們來(lái)仔細(xì)看看這些字節(jié)都代表了啥。開(kāi)頭部分，見(jiàn)顏色：
- AC ED: STREAM_MAGIC. 聲明使用了序列化協(xié)議.
- 00 05: STREAM_VERSION. 序列化協(xié)議版本.
- 0x73: TC_OBJECT. 聲明這是一個(gè)新的對(duì)象.
序列化算法的第一步就是輸出對(duì)象相關(guān)類的描述。例子所示對(duì)象為SerialTest類實(shí)例，因此接下來(lái)輸出SerialTest類的描述。見(jiàn)顏色：
- 0x72: TC_CLASSDESC. 聲明這里開(kāi)始一個(gè)新Class。
- 00 0A: Class名字的長(zhǎng)度.
- 53 65 72 69 61 6c 54 65 73 74: SerialTest,Class類名.
- 05 52 81 5A AC 66 02 F6: SerialVersionUID, 序列化ID，如果沒(méi)有指定，則會(huì)由算法隨機(jī)生成一個(gè)8byte的ID.
- 0x02: 標(biāo)記號(hào). 該值聲明該對(duì)象支持序列化。
- 00 02: 該類所包含的域個(gè)數(shù)。
接下來(lái)，算法輸出其中的一個(gè)域，int version=66；見(jiàn)顏色：
- 0x49: 域類型. 49 代表"I", 也就是Int.
- 00 07: 域名字的長(zhǎng)度.
- 76 65 72 73 69 6F 6E: version,域名字描述.
然后，算法輸出下一個(gè)域，contain con = new contain();這個(gè)有點(diǎn)特殊，是個(gè)對(duì)象。描述對(duì)象類型引用時(shí)需要使用JVM的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象簽名表示法，見(jiàn)顏色：
- 0x4C: 域的類型.
- 00 03: 域名字長(zhǎng)度.
- 63 6F 6E: 域名字描述，con
- 0x74: TC_STRING. 代表一個(gè)new String.用String來(lái)引用對(duì)象。
- 00 09: 該String長(zhǎng)度.
- 4C 63 6F 6E 74 61 69 6E 3B: Lcontain;, JVM的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象簽名表示法.
- 0x78: TC_ENDBLOCKDATA,對(duì)象數(shù)據(jù)塊結(jié)束的標(biāo)志
.接下來(lái)算法就會(huì)輸出超類也就是Parent類描述了，見(jiàn)顏色：
- 0x72: TC_CLASSDESC. 聲明這個(gè)是個(gè)新類.
- 00 06: 類名長(zhǎng)度.
- 70 61 72 65 6E 74: parent,類名描述。
- 0E DB D2 BD 85 EE 63 7A: SerialVersionUID, 序列化ID.
- 0x02: 標(biāo)記號(hào). 該值聲明該對(duì)象支持序列化.
- 00 01: 類中域的個(gè)數(shù).
下一步，輸出parent類的域描述，int parentVersion=100;同見(jiàn)顏色：
- 0x49: 域類型. 49 代表"I", 也就是Int.
- 00 0D: 域名字長(zhǎng)度.
- 70 61 72 65 6E 74 56 65 72 73 69 6F 6E: parentVersion，域名字描述。
- 0x78: TC_ENDBLOCKDATA,對(duì)象塊結(jié)束的標(biāo)志。
- 0x70: TC_NULL, 說(shuō)明沒(méi)有其他超類的標(biāo)志。.
到此為止，算法已經(jīng)對(duì)所有的類的描述都做了輸出。下一步就是把實(shí)例對(duì)象的實(shí)際值輸出了。這時(shí)候是從parent Class的域開(kāi)始的，見(jiàn)顏色：
- 00 00 00 0A: 10, parentVersion域的值.
還有SerialTest類的域：
- 00 00 00 42: 66, version域的值.
再往后的bytes比較有意思，算法需要描述contain類的信息，要記住，現(xiàn)在還沒(méi)有對(duì)contain類進(jìn)行過(guò)描述，見(jiàn)顏色：
- 0x73: TC_OBJECT, 聲明這是一個(gè)新的對(duì)象.
- 0x72: TC_CLASSDESC聲明這里開(kāi)始一個(gè)新Class.
- 00 07: 類名的長(zhǎng)度.
- 63 6F 6E 74 61 69 6E: contain,類名描述.
- FC BB E6 0E FB CB 60 C7: SerialVersionUID, 序列化ID.
- 0x02: Various flags. 標(biāo)記號(hào). 該值聲明該對(duì)象支持序列化
- 00 01: 類內(nèi)的域個(gè)數(shù)。
.輸出contain的唯一的域描述，int containVersion=11；
- 0x49: 域類型. 49 代表"I", 也就是Int..
- 00 0E: 域名字長(zhǎng)度.
- 63 6F 6E 74 61 69 6E 56 65 72 73 69 6F 6E: containVersion, 域名字描述.
- 0x78: TC_ENDBLOCKDATA對(duì)象塊結(jié)束的標(biāo)志.
這時(shí)，序列化算法會(huì)檢查contain是否有超類，如果有的話會(huì)接著輸出。
- 0x70:TC_NULL，沒(méi)有超類了。
最后，將contain類實(shí)際域值輸出。
- 00 00 00 0B: 11, containVersion的值.
OK,我們討論了java序列化的機(jī)制和原理，希望能對(duì)同學(xué)們有所幫助。
本文來(lái)自longdick的博客：《Java序列化算法透析》
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本文名稱：Java序列化的機(jī)制和原理
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