面试题：Java序列化与反序列化

目录

• 序列化和反序列化的概念
  
• 应用场景？
  
• 序列化实现的方式
  
  
  
  • 继承Serializable接口，普通序列化
    
  • 继承Externalizable接口，强制自定义序列化
    
  
  
• serialVersionUID的作用
  
• 静态变量不会被序列化
  
• 使用序列化实现深拷贝
  
• 常见序列化协议对比
  
• 小结
  

作者：小牛呼噜噜 | https://xiaoniuhululu.com
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序列化和反序列化的概念

当我们在Java中创建对象的时候，对象会一直存在，直到程序终止时。但有时候可能存在一种"持久化"场景：我们需要让对象能够在程序不运行的情况下，仍能存在并保存其信息。当程序再次运行时 还可以通过该对象的保存下来的信息 来重建该对象。序列化和反序列化 就应运而生了，序列化机制可以使对象可以脱离程序的运行而独立存在。

• 序列化： 将对象转换成二进制字节流的过程
  
• 反序列化：从二进制字节流中恢复对象的过程
  

应用场景？

• 对象在进行网络传输的时候，需要先被序列化，接收到序列化的对象之后需要再进行反序列化；比如远程方法调用 RPC
  
• 将对象存储到文件中的时候需要进行序列化，将对象从文件中读取出来需要进行反序列化。
  
• 将对象存储到内存中，需要进行序列化，将对象从内存中读取出来需要进行反序列化。
  
• 将对象存储到数据库（如 Redis）时，需要用到序列化，将对象从缓存数据库中读取出来需要反序列化。
  

序列化实现的方式

如果使用Jdk自带的序列化方式实现对象序列化的话，那么这个类应该实现Serializable接口或者Externalizable接口
继承Serializable接口，普通序列化

首先我们定义一个对象类User

1. public class User implements Serializable {
2.     //序列化ID
3.     private static final long serialVersionUID = 1L;
4.     private int age;
5.     private String name;
7.     public User(int age, String name) {
8.         this.age = age;
9.         this.name = name;
10.     }
12.     public static long getSerialVersionUID() {
13.         return serialVersionUID;
14.     }
16.     public int getAge() {
17.         return age;
18.     }
20.     public void setAge(int age) {
21.         this.age = age;
22.     }
24.     public String getName() {
25.         return name;
26.     }
28.     public void setName(String name) {
29.         this.name = name;
30.     }
31. }

复制代码

然后我们编写一下测试类：

1. public class serTest {
2.     public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
3.         SerializeUser();
4.         DeSerializeUser();
5.     }
7.     /**
8.      * 序列化方法
9.      * @throws IOException
10.      */
11.     private static void SerializeUser() throws  IOException {
12.         User user = new User(11, "小张");
14.         //序列化对象到指定的文件中
15.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\jun\\Desktop\\example"));
16.         oos.writeObject(user);
17.         oos.close();
18.         System.out.println("序列化对象成功");
19.     }
21.     /**
22.      * 反序列化方法
23.      * @throws IOException
24.      * @throws ClassNotFoundException
25.      */
26.     private static void DeSerializeUser() throws  IOException, ClassNotFoundException {
27.         //读取指定的文件
28.         File file = new File("C:\\Users\\jun\\Desktop\\example");
29.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
30.         User newUser = (User)ois.readObject();
31.         System.out.println("反序列化对象成功:"+ newUser.getName()+ ","+newUser.getAge());
32.     }
33. }

复制代码

结果：

序列化对象成功
反序列化对象成功:小张,11

一个对象想要被序列化，那么它的类就要继承Serializable接口或者它的子接口
继承Serializable接口类的所有属性（包括private属性、包括其引用的对象）都可以被序列化和反序列化来保存、传递。如果不想序列化的字段可以使用transient关键字修饰

1. private int age;
2. private String name;
3. private transient password;//属性：密码，不想被序列化

复制代码

我们需要注意的是：使用transient关键字阻止序列化虽然简单方便，但被它修饰的属性被完全隔离在序列化机制之外，这必然会导致了在反序列化时无法获取该属性的值。
其实我们完全可以在通过在需要序列化的对象的Java类里加入writeObject()方法与readObject()方法来控制如何序列化各属性，某些属性是否被序列化
如果User有一个属性是引用类型的呢？比如User其中有一个属性是类Person:

1. private Person person;

复制代码

那如果要想User可以序列化，那Person类也必须得继承Serializable接口，不然程序会报错
另外大家应该注意到serialVersionUID了吧，在日常开发的过程中，经常遇到，暂且放放，我们后文再详细讲解
继承Externalizable接口，强制自定义序列化

对于Externalizable接口，我们需要知道以下几点：

• Externalizable继承自Serializable接口
  
• 需要我们重写writeExternal()与readExternal()方法，这是强制性的
  
• 实现Externalizable接口的类必须要提供一个public的无参的构造器，因为反序列化的时候需要反射创建对象
  
• Externalizable接口实现序列化，性能稍微比继承自Serializable接口好一点
  

首先我们定义一个对象类ExUser

1. public class ExUser implements Externalizable {
2.     private int age;
3.     private String name;
5.     //注意，必须加上pulic 无参构造器
6.     public ExUser() {
7.     }
9.     public int getAge() {
10.         return age;
11.     }
13.     public void setAge(int age) {
14.         this.age = age;
15.     }
17.     public String getName() {
18.         return name;
19.     }
21.     public void setName(String name) {
22.         this.name = name;
23.     }
24.    
25.     @Override
26.     public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
27.         out.writeObject(name);
28.         out.writeInt(age);
29.     }
30.     @Override
31.     public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
32.         this.name = (String)in.readObject();
33.         this.age = in.readInt();
34.     }
35. }

复制代码

我们接着编写测试类：

1. public class serTest2 {
2.     public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
3.         SerializeUser();
4.         DeSerializeUser();
5.     }
7.     /**
8.      * 序列化方法
9.      * @throws IOException
10.      */
11.     private static void SerializeUser() throws  IOException {
12.         ExUser user = new ExUser();
13.         user.setAge(10);
14.         user.setName("小王");
16.         //序列化对象到指定的文件中
17.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\jun\\Desktop\\example"));
18.         oos.writeObject(user);
19.         oos.close();
20.         System.out.println("序列化对象成功");
21.     }
23.     /**
24.      * 反序列化方法
25.      * @throws IOException
26.      * @throws ClassNotFoundException
27.      */
28.     private static void DeSerializeUser() throws  IOException, ClassNotFoundException {
29.         File file = new File("C:\\Users\\jun\\Desktop\\example");
30.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
31.         ExUser newUser = (ExUser)ois.readObject();
32.         System.out.println("反序列化对象成功:"+ newUser.getName()+ ","+newUser.getAge());
33.     }
34. }

复制代码

结果：

序列化对象成功
反序列化对象成功:小王,10

因为序列化和反序列化方法需要自己实现，因此可以指定序列化哪些属性，transient关键字在这里是无效的。
对Externalizable对象反序列化时，会先调用类的无参构造方法，这是有别于默认反序列方式的。如果把类的不带参数的构造方法删除，或者把该构造方法的访问权限设置为private、默认或protected级别，会抛出java.io.InvalidException: no valid constructor异常，因此Externalizable对象必须有默认构造函数，而且必需是public的。
serialVersionUID的作用

如果反序列化使用的serialVersionUID与序列化时使用的serialVersionUID不一致，会报InvalidCalssException异常。这样就保证了项目迭代升级前后的兼容性
serialVersionUID是序列化前后的唯一标识符，只要版本号serialVersionUID相同，即使更改了序列化属性，对象也可以正确被反序列化回来。
默认如果没有人为显式定义过serialVersionUID，那编译器会为它自动声明一个！
serialVersionUID有两种显式的生成方式：

• 默认的1L，比如：private static final long serialVersionUID = 1L;
  
• 根据类名、接口名、成员方法及属性等来生成一个64位的哈希字段，比如：
  

private static final long serialVersionUID = xxxxL;
静态变量不会被序列化

凡是被static修饰的字段是不会被序列化的，我们来看一个例子：

1. //实体类
2. public class Student implements Serializable {
3.     private String name;
4.     public static Integer age;//静态变量
8.     public String getName() {
9.         return name;
10.     }
12.     public void setName(String name) {
13.         this.name = name;
14.     }
16.     public static Integer getAge() {
17.         return age;
18.     }
20.     public static void setAge(Integer age) {
21.         Student.age = age;
22.     }
23. }
25. //测试类
26. public class shallowCopyTest {
28.     public static void main(String[] args) throws Exception {
29.         Student student1 = new Student();
30.         student1.age = 11;
32.         //序列化，将数据写入指定的文件中
33.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\student1"));
34.         oos.writeObject(student1);
35.         oos.close();
37.         Student student2 = new Student();
38.         student2.age = 21;
40.         //序列化，将数据写入指定的文件中
41.         ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\student2"));
42.         oos2.writeObject(student1);
43.         oos2.close();
45.         //读取指定的文件
46.         File file = new File("D:\\student1");
47.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
48.         Student student1_new = (Student)ois.readObject();
49.         System.out.println("反序列化对象,student1.age="+ student1_new.getAge());
51.         //读取指定的文件
52.         File file2 = new File("D:\\student1");
53.         ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file2));
54.         Student student2_new = (Student)ois2.readObject();
55.         System.out.println("反序列化对象,student2.age="+ student2_new.getAge());
58.     }
62. }

复制代码

结果：

反序列化对象,student1.age=21
反序列化对象,student2.age=21

为啥结果都是21？
我们知道对象的序列化是操作的堆内存中的数据，而静态的变量又称作类变量，其数据存放在方法区里，类一加载，就初始化了。
又因为静态变量age没有被序列化，根本就没写入文件流中，所以我们打印的值其实一直都是当前Student类的静态变量age的值，而静态变量又是所有的对象共享的一个变量，所以就都是21
使用序列化实现深拷贝

我们再来看一个例子：

1. //实体类 继承Cloneable
2. public class Person implements Serializable{
3.     public String name;//姓名
4.     public int height;//身高
5.     public StringBuilder something;
7. ...//省略 getter setter
10.     public Object deepClone() throws Exception{
11.         // 序列化
12.         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
13.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
14.    
15.         oos.writeObject(this);
16.    
17.         // 反序列化
18.         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
19.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
20.    
21.         return ois.readObject();
22.     }
24. }
26. //测试类，这边类名笔者就不换了，在之前的基础上改改
27. public class shallowCopyTest {
29.     public static void main(String[] args) throws Exception {
30.         Person p1 = new Person("小张", 180, new StringBuilder("今天天气很好"));
31.         Person p2 = (Person)p1.deepClone();
33.         System.out.println("对象是否相等："+ (p1 == p2));
34.         System.out.println("p1 属性值=" + p1.getName()+ ","+ p1.getHeight() + ","+ p1.getSomething());
35.         System.out.println("p2 属性值=" + p2.getName()+ ","+ p2.getHeight() + ","+ p2.getSomething());
38.         // change
39.         p1.setName("小王");
40.         p1.setHeight(200);
41.         p1.getSomething().append(",适合出去玩");
42.         System.out.println("...after p1 change....");
44.         System.out.println("p1 属性值=" + p1.getName()+ ","+ p1.getHeight() + ","+ p1.getSomething());
45.         System.out.println("p2 属性值=" + p2.getName()+ ","+ p2.getHeight() + ","+ p2.getSomething());
47.     }
48. }

复制代码

结果：

对象是否相等：false
p1 属性值=小张,180,今天天气很好
p2 属性值=小张,180,今天天气很好
...after p1 change....
p1 属性值=小王,200,今天天气很好,适合出去玩
p2 属性值=小张,180,今天天气很好

详情见：https://mp.weixin.qq.com/s/M4--Btn24NIggq8UBdWvAw
常见序列化协议对比

除了JDK 自带的序列化方式，还有一些其他常见的序列化协议：

• 基于二进制： hessian、kyro、protostuff
  
• 文本类序列化方式： JSON 和 XML
  

采用哪种序列化方式，我们一般需要考虑序列化之后的数据大小，序列化的耗时，是否支持跨平台、语言，或者公司团队的技术积累。这边就不展开讲了，大家感兴趣自行去了解
小结

• JDK自带序列化方法一般有2种：继承Serializable接口和继承Externalizable接口
  
• static修饰的类变量、transient修饰的实例变量都不会被序列化。
  
• 序列化对象的引用类型成员变量，也必须是可序列化的
  
• serialVersionUID 版本号是序列化和反序列化前后唯一标识，建议显式定义
  
• 序列化和反序列化的过程其实是有漏洞的，因为从序列化到反序列化是有中间过程的，如果被别人拿到了中间字节流，然后加以伪造或者篡改，反序列化出来的对象会有一定风险。可以重写readObject()方法，加以限制
  
• 除了JDK自带序列化方法，还有hessian、kyro、protostuff、 JSON 和 XML等
  

参考资料：
《On Java 8》
https://tech.meituan.com/2015/02/26/serialization-vs-deserialization.html
https://www.zhihu.com/question/26475281/answer/1898221893
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