JAVA 对象序列化——Serializable

1、序列化是干什么的？
       简单说就是为了保存在内存中的各种对象的状态（也就是实例变量，不是方法），并且可以把保存的对象状态再读出来。虽然你可以用你自己的各种各样的方法来保存object states，但是Java给你提供一种应该比你自己好的保存对象状态的机制，那就是序列化。

2、什么情况下需要序列化   
    a）当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候；
    b）当你想用套接字在网络上传送对象的时候；
    c）当你想通过RMI传输对象的时候；

3、当对一个对象实现序列化时，究竟发生了什么？
    在没有序列化前，每个保存在堆（Heap）中的对象都有相应的状态（state），即实例变量（instance ariable）比如：

java 代码

1. Foo  myFoo = new Foo();
2. myFoo .setWidth(37);
3. myFoo.setHeight(70);

当 通过下面的代码序列化之后，MyFoo对象中的width和Height实例变量的值（37，70）都被保存到foo.ser文件中，这样以后又可以把它 从文件中读出来，重新在堆中创建原来的对象。当然保存时候不仅仅是保存对象的实例变量的值，JVM还要保存一些小量信息，比如类的类型等以便恢复原来的对 象。

java 代码

1. FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");
2. ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);
3. os.writeObject(myFoo);

4、实现序列化（保存到一个文件）的步骤
       a）Make a FileOutputStream

java 代码

1. FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");    

b）Make a ObjectOutputStream

java 代码

1. ObjectOutputStream os =  new ObjectOutputStream(fs);

c）write the object

java 代码

1. os.writeObject(myObject1);
2. os.writeObject(myObject2);
3. os.writeObject(myObject3);

d) close the ObjectOutputStream

java 代码

1. os.close();

5、举例说明

java 代码

import java.io.*;

public class  Box implements Serializable
{
    private int width;
    private int height;  

    public void setWidth(int width){
        this.width  = width;
    }
    public void setHeight(int height){
        this.height = height;
    }  

    public static void main(String[] args){
        Box myBox = new Box();
        myBox.setWidth(50);
        myBox.setHeight(30);  

        try{
            FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");
            ObjectOutputStream os =  new ObjectOutputStream(fs);
            os.writeObject(myBox);
            os.close();
        }catch(Exception ex){
            ex.printStackTrace();
        }
    }  

}  

6、相关注意事项
    a）序列化时，只对对象的状态进行保存，而不管对象的方法；
    b）当一个父类实现序列化，子类自动实现序列化，不需要显式实现Serializable接口；
    c）当一个对象的实例变量引用其他对象，序列化该对象时也把引用对象进行序列化；
    d）并非所有的对象都可以序列化，,至于为什么不可以，有很多原因了,比如：
        1.安全方面的原因，比如一个对象拥有private，public等field，对于一个要传输的对象，比如写到文件，或者进行rmi传输  等等，在序列化进行传输的过程中，这个对象的private等域是不受保护的。
       2. 资源分配方面的原因，比如socket，thread类，如果可以序列化，进行传输或者保存，也无法对他们进行重新的资源分  配，而且，也是没有必要这样实现。

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Java的对象序列化是指将那些实现了Serializable接口的对象转换成一个字符序列，并能够在以后将这个字节序列完全恢复为原来的对象。这一过程甚至可通过网络进行，这意味着序列化机制能自动弥补不同操作系统之间的差异。 只要对象实现了Serializable接口（记住，这个接口只是一个标记接口，不包含任何的方法

如果我们想要序列化一个对象，首先要创建某些OutputStream(如FileOutputStream、ByteArrayOutputStream等)，然后将这些OutputStream封装在一个ObjectOutputStream中。这时候，只需要调用writeObject()方法就可以将对象序列化，并将其发送给OutputStream（记住：对象的序列化是基于字节的，不能使用Reader和Writer等基于字符的层次结构）。而饭序列的过程（即将一个序列还原成为一个对象），需要将一个InputStream(如FileInputstream、ByteArrayInputStream等)封装在ObjectInputStream内，然后调用readObject()即可。

对象序列化过程不仅仅保存单个对象，还能追踪对象内所包含的所有引用，并保存那些对象（这些对象也需实现了Serializable接口）。下面这段代码演示了此过程：

package test.serializable;

/**
 *@chenfeic
 *
 *只是一个简单的类，用于测试序列化
 */
import java.io.Serializable;

public class Data implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 7247714666080613254L;
    public int n;
    public Data(int n) {
        this.n = n;
    }
    public String toString(){
        return Integer.toString(n);
    }
}

package test.serializable;

import java.io.Serializable;
import java.util.Random;

/**
 *
 * @author chenfei
 *
 * 用于测试序列化，每个对象Worm对象都与worm中的下一段链接，同时又有属于不同类（Data）的对象引用数组链接
 */
public class Worm implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 5468335797443850679L;
    private Data[] d = {
            new Data(random.nextInt(10)),
            new Data(random.nextInt(10)),
            new Data(random.nextInt(10))
    };
    private static Random random = new Random(47);
    private Worm next;
    private char c;

    public Worm(int i , char x) {
        System.out.println("Worm constructor:" +i);
        c = x;
        if(--i > 0) {
            next = new Worm(i , (char)(x+1));
        }
    }
    public Worm() {
        System.out.println("Default constructor!");
    }

    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(":");
        sb.append(c);
        sb.append("(");
        for(Data data : d) {
            sb.append(data);
        }
        sb.append(")");
        if(next!=null) {
            sb.append(next);
        }
        return sb.toString();
    }
}

package test.serializable;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SerializableTest {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
        Worm w = new Worm(6 ,'a');
        System.out.println("序列化操纵之前");
        System.out.println("w="+w);

        //序列化操作1--FileOutputStream
        ObjectOutputStream oos1 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("worm.out"));
        oos1.writeObject("Worm storage By FileOutputStream ");
        oos1.writeObject(w);//必须所有引用的对象都实现序列化（本例终究是Data这个类），否则抛出有java.io.NotSerializableException:这个异常
        oos1.close();

        //反序列化操作1---FileInputStream
        ObjectInputStream ois1 = new ObjectInputStream(new FileInputStream("worm.out"));
        String s1 = (String)ois1.readObject();
        Worm w1 = (Worm)ois1.readObject();
        ois1.close();
        System.out.println("反序列化操作1之后");
        System.out.println(s1);
        System.out.println("w1:"+w1);

        //序列化操作2--ByteArrayOutputStream
        ByteArrayOutputStream byteOutStream = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(byteOutStream);
        oos2.writeObject("Worm storage By ByteOutputStream ");
        oos2.writeObject(w);
        oos2.flush();

        //反序列操作2--ByteArrayInputStream
        ByteArrayInputStream byteInStream = new ByteArrayInputStream(byteOutStream.toByteArray());
        ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(byteInStream);
        String s2 = (String)ois2.readObject();
        Worm w2 = (Worm)ois2.readObject();
        ois2.close();
        System.out.println("反序列化操作2之后");
        System.out.println(s2);
        System.out.println("w2:"+w2);
    }

}

运行的结果如下：

Worm constructor:6
Worm constructor:5
Worm constructor:4
Worm constructor:3
Worm constructor:2
Worm constructor:1
序列化操纵之前
w=:a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)
反序列化操作1之后
Worm storage By FileOutputStream
w1::a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)
反序列化操作2之后
Worm storage By ByteOutputStream
w2::a(853):b(119):c(802):d(788):e(199):f(881)

思考：

1）反序列化后的对象，需要调用构造函数重新构造吗？

答案：不需要。对于Serializable对象，对象完全以它存储的二进制位作为基础来构造，而不调用构造器。

请看下面这段代码

package test.serializable;

import java.io.Serializable;
import java.util.Date;

/**
 *
 * @author chenfei
 *
 * 用于测试序列化时的deep copy
 *
 */
public class House implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -6091530420906090649L;

    private Date date = new Date(); //记录当前的时间

    public String toString() {
        return "House:" + super.toString() + ".Create Time is:" + date;
    }

}

package test.serializable;

import java.io.Serializable;

public class Animal implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -213221189192962074L;

    private String name;

    private House house;

    public Animal(String name , House house) {
        this.name = name;
        this.house = house;
        System.out.println("调用了构造器");
    }

    public String toString() {
        return  name + "[" +super.toString() + "']" + house;
    }

}

 

package test.serializable;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class Myworld {

    /**
     * @param args
     * @throws IOException
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        House house = new House();
        System.out.println("序列化前");
        Animal animal = new Animal("test",house);
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);
        oos.writeObject(animal);
        oos.flush();
        oos.close();

        System.out.println("反序列化后");
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
        Animal animal1 = (Animal)ois.readObject();
        ois.close();
    }

}

    运行结果如下所示：

序列化前
调用了构造器
反序列化后

从上面的结果中可以看到，在序列化前，当我们使用

        Animal animal = new Animal("test",house);

时，调用了Animal的构造器（打印了输出语句），但是反序列后并没有再打印任何语句，说明并没有调用构造器。

2）序列前的对象与序列化后的对象是什么关系？是("=="还是equal？是浅复制还是深复制？)

答案：深复制，反序列化还原后的对象地址与原来的的地址不同。 我们还是看上面思考1）中给出的代码，前两个类不变化，修改第三个类（MyWorld.java）的部分代码，修改后的代码如下：

package test.serializable;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class Myworld {

    /**
     * @param args
     * @throws IOException
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        House house = new House();
        System.out.println("序列化前");
        Animal animal = new Animal("test",house);
        System.out.println(animal);
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);
        oos.writeObject(animal);
        oos.writeObject(animal);//在写一次，看对象是否是一样，
        oos.flush();
        oos.close();

        ByteArrayOutputStream out2 = new ByteArrayOutputStream();//换一个输出流
        ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(out2);
        oos2.writeObject(animal);
        oos2.flush();
        oos2.close();

        System.out.println("反序列化后");
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
        Animal animal1 = (Animal)ois.readObject();
        Animal animal2 = (Animal)ois.readObject();
        ois.close();

        ByteArrayInputStream in2 = new ByteArrayInputStream(out2.toByteArray());
        ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(in2);
        Animal animal3 = (Animal)ois2.readObject();
        ois2.close();

        System.out.println("out流：" +animal1);
        System.out.println("out流：" +animal2);
        System.out.println("out2流：" +animal3);

        System.out.println("测试序列化前后的对象 == ："+ (animal==animal1));
        System.out.println("测试序列化后同一流的对象："+ (animal1 == animal2));
        System.out.println("测试序列化后不同流的对象==:" + (animal1==animal3));

    }

}

 运行结果如下：

序列化前
调用了构造器
test[test.serializable.Animal@bb7465']House:test.serializable.House@d6c16c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013
反序列化后
out流：test[test.serializable.Animal@4f80d6']House:test.serializable.House@193722c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013
out流：test[test.serializable.Animal@4f80d6']House:test.serializable.House@193722c.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013（与上面的相同）
out2流：test[test.serializable.Animal@12cc95d']House:test.serializable.House@157fb52.Create Time is:Sat Apr 06 00:11:30 CST 2013（与上面只是值相同，但是地址不一样。）
测试序列化前后的对象 == ：false
测试序列化后同一流的对象：true
测试序列化后不同流的对象==:false

从结果可以看到

序列化前后对象的地址不同了，但是内容是一样的，而且对象中包含的引用也相同。换句话说，通过序列化操作，我们可以实现对任何可Serializable对象的”深度复制（deep copy）"——这意味着我们复制的是整个对象网，而不仅仅是基本对象及其引用。对于同一流的对象，他们的地址是相同，说明他们是同一个对象，但是与其他流的对象地址却不相同。也就说，只要将对象序列化到单一流中，就可以恢复出与我们写出时一样的对象网，而且只要在同一流中，对象都是同一个。

补充：

serialVersionUID 的作用？

在Java中，软件的兼容性是一个大问题，尤其在使用到对象串行性的时候，那么在某一个对象已经被串行化了，可是这个对象又被修改后重新部署了，那么在这种情况下， 用老软件来读取新文件格式虽然不是什么难事，但是有可能丢失一些信息。 serialVersionUID来解决这些问题，新增的serialVersionUID必须定义成下面这种形式：static final long serialVersionUID=-2805284943658356093L;。其中数字后面加上的L表示这是一个long值。 通过这种方式来解决不同的版本之间的串行话问题。

Java串行化机制定义的文件格式似乎很脆弱，只要稍微改动一下类的定义，原来保存的对象就可能无法读取。例如，下面是一个简单的类定义：

public class Save implements Serializable
{
String name;

public void save() throws IOException
{
FileOutputStream f = new FileOutputStream("foo");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(f);
oos.writeObject(this);
oos.close();
}
}

如果在这个类定义中增加一个域，例如final int val = 7;，再来读取原来保存的对象，就会出现下面的异常：

java.io.InvalidClassException:
Save; local class incompatible:
stream classdesc serialVersionUID = -2805284943658356093,
local class serialVersionUID = 3419534311899376629

上例异常信息中的数字串表示类定义里各种属性的编码值：

●类的名字（Save）。

●域的名字（name）。

●方法的名字（Save）。

●已实现的接口（Serializable）。

改动上述任意一项内容（无论是增加或删除），都会引起编码值变化，从而引起类似的异常警报。这个数字序列称为“串行化版本统一标识符”（serial version universal identifier），简称UID。解决这个问题的办法是在类里面新增一个域serialVersionUID，强制类仍旧使用原来的UID。新增的域必须是：

●static：该域定义的属性作用于整个类，而非特定的对象。

●final：保证代码运行期间该域不会被修改。

●long：它是一个64位的数值。

也就是说，新增的serialVersionUID必须定义成下面这种形式：static final long serialVersionUID=-2805284943658356093L;。其中数字后面加上的L表示这是一个long值。

当然，改动之后的类不一定能够和原来的对象兼容。例如，如果把一个域的定义从String改成了int，执行逆-串行化操作时系统就不知道如何处理该值，显示出错误信息：java.io.InvalidClassException: Save; incompatible types for field name。