Java序列化机制原理

Posted 2021-02-13 arctic_fox

Java序列化就是将一个对象转化为一个二进制表示的字节数组，通过保存或则转移这些二进制数组达到持久化的目的。要实现序列化，需要实现java.io.Serializable接口。反序列化是和序列化相反的过程，就是把二进制数组转化为对象的过程。在反序列化的时候，必须有原始类的模板才能将对象还原。从这个过程我们可以猜测到，序列化过程并不想class文件那样保存类的完整的结构信息。下面我们以一个简单的例子来看一下，序列化的时候都保存了哪些信息。代码如下：

package com.ysl;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class SerializableTest implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = -1L;
    public int num = 2018;

    public static void main(String[] args){
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serializable");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            SerializableTest test = new SerializableTest();
            oos.writeObject(test);
            oos.flush();
            oos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

序列化后的二进制字节数据如下：

aced 0005 7372 0018 636f 6d2e 7973 6c2e
5365 7269 616c 697a 6162 6c65 5465 7374
ffff ffff ffff ffff 0200 0149 0003 6e75
6d78 7000 0007 e2

上述的内容分为一下几个部分：

第一部分是序列化文件头

• AC ED ：STREAM_MAGIC声明使用了序列化协议
• 00 05 ：STREAM_VERSION序列化协议版本
• 73 ：TC_OBJECT声明这是一个新的对象

第二部分是序列化的类的描述，在这里是SerializableTest

• 72 ：TC_CLASSDESC声明这里开始一个新的class
• 00 18：class名字的长度是24个字节
• 636f 6d2e 7973 6c2e 5365 7269 616c 697a 6162 6c65 5465 7374：SerializableTest的完整类名
• ffff ffff ffff ffff：serialVersionUID，序列化ID，如果没有指定，则会由算法随机生成一个8字节的ID
• 02 ：标记号，声明该类支持序列化
• 00 01：该类所包含的域的个数为1

第三部分是对象中各个属性的描述

• 49：域类型，49代表I，也就是int类型
• 00 03：域名字的长度为3
• 6e 75 6d：num属性的名称

第四部分为对象的父类信息描述

SerializableTest没有父类，如果有，和第二部分的描述相同

• 78 ：TC_ENDBLOCKDATA，对象块的结束标志
• 70：TC_NUL：说明没有其他超类的标志

第五部分为对象属性的实际值

如果属性是一个对象，那么这里还将序列化这个对象，规则和第二部分一样

• 00 0007 e2：数值2018

虽然Java的序列化能够保证对象状态的持久保存，但是遇到一些对象结构复杂的情况还是比较难处理的，下面是对一些复杂情况的总结：

• 当父类实现了Serializable接口的时候，所有的子类都能序列化
• 子类实现了Serializable接口，父类没有，父类中的属性不能被序列化(不报错，但是数据会丢失)
• 如果序列化的属性是对象，对象必须也能序列化，否则会报错
• 反序列化的时候，如果对象的属性有修改或则删减，修改的部分属性会丢失，但是不会报错
• 在反序列化的时候serialVersionUID被修改的话，会反序列化失败
• 在存Java环境下使用Java的序列化机制会支持的很好，但是在多语言环境下需要考虑别的序列化机制，比如xml,json,或则protobuf