java serializable深入了解

 

 引言

将 Java 对象序列化为二进制文件的 Java 序列化技术是 Java 系列技术中一个较为重要的技术点，在大部分情况下，开发人员只需要了解被序列化的类需要实现 Serializable 接口，使用 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream 进行对象的读写。然而在有些情况下，光知道这些还远远不够，文章列举了笔者遇到的一些真实情境，它们与 Java 序列化相关，通过分析情境出现的原因，使读者轻松牢记 Java 序列化中的一些高级认识。

序列化 ID 问题

情境：两个客户端 A 和 B 试图通过网络传递对象数据，A 端将对象 C 序列化为二进制数据再传给 B，B 反序列化得到 C。

问题：C 对象的全类路径假设为 com.inout.Test，在 A 和 B 端都有这么一个类文件，功能代码完全一致。也都实现了 Serializable 接口，但是反序列化时总是提示不成功。

解决：虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID = 1L）。如下代码所示，虽然两个类的功能代码完全一致，但是序列化 ID 不同，他们无法相互序列化和反序列化。

相同功能代码不同序列化 ID 的类对比

package com.inout;import java.io.Serializable;public class A implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;private String name;public String getName(){return name;}public void setName(String name){this.name = name;}}package com.inout;import java.io.Serializable;public class A implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 2L;private String name;public String getName(){return name;}public void setName(String name){this.name = name;}}

序列化 ID 在 Eclipse 下提供了两种生成策略，一个是固定的 1L，一个是随机生成一个不重复的 long 类型数据（实际上是使用 JDK 工具生成），在这里有一个建议，如果没有特殊需求，就是用默认的 1L 就可以，这样可以确保代码一致时反序列化成功。那么随机生成的序列化 ID 有什么作用呢，有些时候，通过改变序列化 ID 可以用来限制某些用户的使用。

 

静态变量序列化

情境：查看如下代码。
 静态变量序列化问题代码

public class Test implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;public static int staticVar = 5;public static void main(String[] args) {try {//初始时staticVar为5ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));out.writeObject(new Test());out.close();//序列化后修改为10Test.staticVar = 10;ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream("result.obj"));Test t = (Test) oin.readObject();oin.close();//再读取，通过t.staticVar打印新的值System.out.println(t.staticVar);} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}}

代码中的 main 方法，将对象序列化后，修改静态变量的数值，再将序列化对象读取出来，然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来。这个 System.out.println(t.staticVar) 语句输出的是 10 还是 5 呢？

最后的输出是 10，对于无法理解的读者认为，打印的 staticVar 是从读取的对象里获得的，应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时，并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此 序列化并不保存静态变量。

父类的序列化与 Transient 关键字

情境：一个子类实现了 Serializable 接口，它的父类都没有实现 Serializable 接口，序列化该子类对象，然后反序列化后输出父类定义的某变量的数值，该变量数值与序列化时的数值不同。

解决：要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口。如果父类不实现的话的，就 需要有默认的无参的构造函数。在父类没有实现 Serializable 接口时，虚拟机是不会序列化父对象的，而一个 Java 对象的构造必须先有父对象，才有子对象，反序列化也不例外。所以反序列化时，为了构造父对象，只能调用父类的无参构造函数作为默认的父对象。因此当我们取父对象的变量值时，它的值是调用父类无参构造函数后的值。如果你考虑到这种序列化的情况，在父类无参构造函数中对变量进行初始化，否则的话，父类变量值都是默认声明的值，如 int 型的默认是 0，string 型的默认是 null。

Transient关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。

对敏感字段加密

情境：服务器端给客户端发送序列化对象数据，对象中有一些数据是敏感的，比如密码字符串等，希望对该密码字段在序列化时，进行加密，而客户端如果拥有解密的密钥，只有在客户端进行反序列化时，才可以对密码进行读取，这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

解决：在序列化过程中，虚拟机会试图调用对象类里的 writeObject 和 readObject 方法，进行用户自定义的序列化和反序列化，如果没有这样的方法，则默认调用是 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject 方法以及 ObjectInputStream 的 defaultReadObject 方法。用户自定义的 writeObject 和 readObject 方法可以允许用户控制序列化的过程，比如可以在序列化的过程中动态改变序列化的数值。基于这个原理，可以在实际应用中得到使用，用于敏感字段的加密工作，如下代码所示：

private static final long serialVersionUID = 1L;private String password = "pass";public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}private void writeObject(ObjectOutputStream out) {try {PutField putFields = out.putFields();System.out.println("原密码:" + password);password = "encryption";//模拟加密putFields.put("password", password);System.out.println("加密后的密码" + password);out.writeFields();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}private void readObject(ObjectInputStream in) {try {GetField readFields = in.readFields();Object object = readFields.get("password", "");System.out.println("要解密的字符串:" + object.toString());password = "pass";//模拟解密,需要获得本地的密钥} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {try {ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));out.writeObject(new Test());out.close();ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream("result.obj"));Test t = (Test) oin.readObject();System.out.println("解密后的字符串:" + t.getPassword());oin.close();} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}

上述代码的 writeObject 方法中，对密码进行了加密，在 readObject 中则对 password 进行解密，只有拥有密钥的客户端，才可以正确的解析出密码，确保了数据的安全。

序列化存储规则

情境：问题代码如下所示

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("result.obj"));Test test = new Test();//试图将对象两次写入文件out.writeObject(test);out.flush();System.out.println(new File("result.obj").length());out.writeObject(test);out.close();System.out.println(new File("result.obj").length());ObjectInputStream oin = new ObjectInputStream(new FileInputStream("result.obj"));//从文件依次读出两个文件Test t1 = (Test) oin.readObject();Test t2 = (Test) oin.readObject();oin.close();//判断两个引用是否指向同一个对象System.out.println(t1 == t2);

代码中对同一对象两次写入文件，打印出写入一次对象后的存储大小和写入两次后的存储大小，然后从文件中反序列化出两个对象，比较这两个对象是否为同一对象。一般的思维是，两次写入对象，文件大小会变为两倍的大小，反序列化时，由于从文件读取，生成了两个对象，判断相等时应该是输入 false 才对

但我们看到，第二次写入对象时文件只增加了 5 字节，并且两个对象是相等的，这是为什么呢？

解答：Java 序列化机制为了节省磁盘空间，具有特定的存储规则，当写入文件的为同一对象时，并不会再将对象的内容进行存储，而只是再次存储一份引用，上面增加的 5 字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时，恢复引用关系，使得代码的 t1 和 t2 指向唯一的对象，二者相等，输出 true。该存储规则极大的节省了存储空间。