JAVA中序列化和反序列化的底層原理是什么

本篇文章給大家分享的是有關(guān)JAVA中序列化和反序列化的底層原理是什么，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

一、基本概念

1、什么是序列化和反序列化

?。?）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；

?。?）**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。

?。?）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?，比如寫到文件，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)成員也會被保存！這是能用序列化解決深拷貝的重要原因；

以上就是JAVA中序列化和反序列化的底層原理是什么，小編相信有部分知識點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。