第十三篇：四种的序列化方式(JavaIO序列化 XML序列化 Hessian序列化 Protobuf序列化)
Posted 毛奇志
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了第十三篇：四种的序列化方式(JavaIO序列化 XML序列化 Hessian序列化 Protobuf序列化)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
一、前言
当Java类对象需要读写磁盘或网络传输的时候，需要实现Serializable接口变为一个可序列化对象，同时，要提供具体的序列化方法，如最常用的Java IO序列化，本文讲述序列化/反序列化的相关知识，由浅入深。
序列化的定义：将一个对象以某种特定的方式，转换为数据流，这就是序列化。
为什么要转为数据流？因为要到计算机网络上传输
某种特定的方式是哪种方式？随便，只要可以完成网络传输就行，只要发送端和接收端对齐就行，另外，数据流占用空间越小越好
序列化是为了能够网络传输
编码解码是定义一种消息格式，解决网络传输中的拆包粘包问题
二、JavaBean的序列化和反序列化
2.1 socket通信中的序列化
可序列化对象：Java语言中，当对象用于读写磁盘(内存–磁盘)或读写网络(内存–网络),这个对象要求是可序列的，即实现Serializable接口。
序列化两种场景：序列化就是写入磁盘文件或写入网络，将对象转换为二进制流；反序列化就是从磁盘文件中读出或从网络中接收，将二进制流转换为对象。
序列化实现方式：序列化的方式有很多，Java中可以通过输入输出流来序列化和反序列化，其他的，还包括json序列化、xml序列化。评价不同的序列化方式，包括序列化后二进制流大小和该序列化方式是否可以跨平台。
新建两个maven工程 server client ，在Socket 通信中传递JavaBean对象，该Bean类必须实现Serializable接口，变为一个可序列化类；
新建三个类，User类作为JavaBean类，实现Serializable接口，用于Socket网络传输，ServerSocketDemo作为socket服务端类，ClientSocketDemo作为socket客户端类。
public class User implements Serializable
private String name;
private int age;
@Override
public String toString()
return "User" +
"name='" + name + '\\'' +
", age=" + age +
'';
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
public int getAge()
return age;
public void setAge(int age)
this.age = age;
public class ServerSocketDemo
static ServerSocket serverSocket;
public static void main(String[] args) throws Exception
serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket socket = serverSocket.accept();
ObjectInputStream objectOutputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
User user = (User) objectOutputStream.readObject();
System.out.println(user);
public class ClientSocketDemo
public static void main(String[] args) throws Exception
Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
User user = new User();
user.setName("Mic");
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
objectOutputStream.writeObject(user);
先运行服务端程序，再运行客户端程序，连接服务端socket，给服务端发送User类对象，服务端收到，打印出来：
2.2 序列化封装为工具方法
现在我们新建一个User4，如下：
public class User4 implements Serializable
private String name;
private int age;
@Override
public String toString()
return "User" +
"name='" + name + '\\'' +
", age=" + age +
'';
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
public int getAge()
return age;
public void setAge(int age)
this.age = age;
封装两个工具方法，序列化和反序列化：
public interface ISerialize
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception;
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception;
public class Utils_JavaSerialize implements ISerialize
// 序列化工具方法 输入是对象 输出是byte数组
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream=new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(obj);
return byteArrayOutputStream.toByteArray();
// 反序列化工具方法 输入是byte数组 输出是对象
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception // byte数组读入到内存里面，使用对象输入流输入
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream=new ByteArrayInputStream(data);
ObjectInputStream objectInputStream=new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
return (T)objectInputStream.readObject();
2.3 显示定义SerializableID属性
序列化ID是对象唯一标志，如下：
idea技巧：alter + enter 生成序列化id。
金手指1：
（1）序列化id是对象的唯一标志，当需要网络传输或读写磁盘的时候，判断对象是不是同一个。
（2）序列化id和构造函数一样，没有显示定义就用系统自动生成的（根据Bean类中属性自动生成），已经显示定义就用显示定义的。
（3）值得注意的是，序列化id无论有没有显示定义都没问题，但是如果写磁盘-读磁盘中一个使用自动生成，一个使用显示定义，就会出现InValidClassException local Class incompatible；同样，发送端-接收端中一个使用自动生成，一个使用显示定义，也会出现InValidClassException local Class incompatible。
2.4 transient 修饰的属性不被序列化
应业务需求，transient 修饰的属性不需要被序列化，则
运行结果：
2.5 transient 属性被序列化
readObject writeObject 重新序列化transient修饰的属性，如下：
运行结果：
金手指2：
（1）这里是反射调用， transient修饰的属性不让默认的序列化来传输，需要先完成一些业务逻辑，然后再序列化传输，只是不用默认的方式。比如hashMap中就有很多这样的transient修饰的属性，不让默认的序列化来传输，需要先完成一些业务逻辑，然后再序列化传输。
（2）这里的writeObject readObject对transient修饰的属性序列化仅对Java IO序列化有用，对其他序列化方式，XML序列化、Hessian序列化是无用的。
三、各种序列化方式
这里介绍分布式架构中序列化机制——只要对象读写磁盘、网络传输就有序列化。
金手指3：
（1）各个序列化方式都是提供网络传输时对JavaBean类型的序列化，但是这个JavaBean类必须是可序列化的，即这个JavaBean类必须实现Serializable接口。换一种说法，JavaBean类实现Serializable接口只是说明它是可序列的，真正的网络传输中的序列化还需要具体的序列化方式。
（2）序列化评价两个因子 跨语言特性 + 压缩比。
这部分介绍三种序列化方式，分别是Java输入输出流序列化、XML序列化、Hessian序列化，如下：
3.1 Java IO序列化
3.1.1 Java IO序列化 readObject(Object obj) writeObject(Object obj)
Java 中默认序列化的实现是二进制字节流，JaveBean类实现Serializable接口，表示该类对象是可序列化的。
3.1.2 序列化及其运行结果
public interface ISerialize
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception;
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception;
public class Utils_JavaSerialize implements ISerialize
// 序列化工具方法 输入是对象 输出是byte数组 写出去
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception // 对象写成到网络，变成了byte数组
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream=new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(obj);
return byteArrayOutputStream.toByteArray();
// 反序列化工具方法 输入是byte数组 输出是对象 读进来
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception // byte数组读入到内存里面，变为了对象
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream=new ByteArrayInputStream(data);
ObjectInputStream objectInputStream=new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
return (T)objectInputStream.readObject();
public class JavaSerializeMain
public static void main(String[] args) throws Exception
User4 user4=new User4();
user4.setName("Mic");
user4.setAge(18);
ISerialize iSerialize=new Utils_JavaSerialize();
byte[] bytes=iSerialize.toolFunction_serialize(user4);
System.out.println(bytes.length);
for(int i=0;i<bytes.length;i++)
System.out.print(bytes[i]+ " ");
System.out.println();
User4 userRever=iSerialize.toolFunction_deserialize(bytes); // 把bytes注入进来
System.out.println(userRever);
运行结果：
3.1.3 Java IO序列化评价
金手指4：Java IO序列化 writeObject(Object obj) readObject(Object obj)
优点：简单，不需要外部依赖；
缺点：序列化后二进制字节流较大，不利于网络传输。
所以，需要寻找二进制字节流更小的序列化方法。
注意，上面这个序列化得到的二进制流打印出来是十进制的。
3.2 XML序列化 toXML() fromXML()
3.2.1 pom.xml 导入依赖
3.2.2 序列化及其运行结果
public class XMLSerializer implements ISerialize
XStream xStream=new XStream(new DomDriver());
@Override
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception
return xStream.toXML(obj).getBytes();
@Override
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception
return (T)xStream.fromXML(new String(data));
public class SerializeMain_XML
public static void main(String[] args) throws Exception
User4 user4=new User4();
user4.setName("Mic");
user4.setAge(18);
ISerialize iSerialize=new XMLSerializer();
byte[] bytes=iSerialize.toolFunction_serialize(user4);
System.out.println(bytes.length);
System.out.println(new String(bytes));
for(int i=0;i<bytes.length;i++)
System.out.print(bytes[i]+ " ");
System.out.println();
User4 userRever=iSerialize.toolFunction_deserialize(bytes); // bytes拿来
System.out.println(userRever);
运行结果
3.2.3 XML序列化评价
金手指5： XML序列化 toXML() fromXML()
xml的优点：跨语言、稳定可靠；
xml的缺点：序列化后二进制流比较大，网络传输效率低。
所以网络传输不使用xml格式，但是配置文件使用xml格式
3.3 Dubbo中的Hessian序列化
3.3.1 pom.xml 导入依赖
3.3.2 序列化及其运行结果
public class HessianSerializer implements ISerialize
@Override
public <T> byte[] toolFunction_serialize(T obj) throws Exception
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream=new ByteArrayOutputStream();
HessianOutput objectOutputStream=new HessianOutput(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(obj);
return byteArrayOutputStream.toByteArray();
@Override
public <T> T toolFunction_deserialize(byte[] data) throws Exception
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream=new ByteArrayInputStream(data);
HessianInput objectInputStream=new HessianInput(byteArrayInputStream);
return (T)objectInputStream.readObject();
public class SerializeMain_Hessian
public static void main(String[] args) throws Exception
User4 user4=new User4();
user4.setName("Mic");
user4.setAge(18);
ISerialize iSerialize=new HessianSerializer();
byte[] bytes=iSerialize.toolFunction_serialize(user4);
System.out.println(bytes.length);
for(int i=0;i<bytes.length;i++)
System.out.print(bytes[i]+ " ");
System.out.println();
User4 userRever=iSerialize.toolFunction_deserialize(bytes);
System.out.println(userRever);
运行结果
3.3.3 Hessian序列化评价
金手指6：Dubbo中的Hessian序列化
优点：序列速度快，可跨语言；
缺点：序列化后二进制占用比较大，不利于网络传输。
所以，我们要寻找更好的序列化方案。
四、终结者——ProtoBuf序列化
4.1 ProtoBuf写法
金手指7：ProtoBuf是google提供的一种序列化方式，跨平台，跨语言，非常高效。
ProtoBuf是google提供的一种序列化方式，跨平台，跨语言，非常高效。地址：https://github.com/protocolbuffers/protobuf，如下：
得到一个protoc.exe文件
protoc.exe同级目录下新建文本文档，重命名为User.proto，文本内容为：
syntax="proto2";
package com.package2;
option java_package="com.package2";
option java_outer_classname="UserProto";
message User
required string name=1;
required int32 age=2;
注意，这里是int32，不是int。这里的 1 2 表示存放顺序，用于序列化和反序列化。
打印命令行编译该文件：
protoc.exe ./User.Proto --java_out=./
导入依赖
public class ProtoBufMain
public static void main(String[] args) throws Exception
UserProto.User user=UserProto.User.newBuilder().setName("Mic").setAge(18).build();
ByteString bytes=user.toByteString();
System.out.println(bytes.size());
for (byte bt:bytes.toByteArray())
System.out.print(bt+" ");
System.out.println();
UserProto.User userRever = UserProto.User.parseFrom(bytes);
System.out.println(userRever);
运行结果：
4.2 Protobuf原理(解密二进制流 10 3 77 105 99 16 18 )
对于序列化后，用于网络传输是二进制字节流，单元数据是Tag-Length-Value格式。其中，Tag和Value为必选字段，对于某些类型(比如int类型)，Length为可选字段。
上面Protobuf序列化程序中二进制流为10 3 77 105 99 16 18，存放 字符串“Mic” 为 10 3 77 105 99，其中，10表示Tag，3表示Length长度，77 表示 字符‘M’ 105 表示字符 ‘i’ 99 表示字符 ‘c’。
注意：ASCII表中，大写M为77，小写i为105，小写c为99。
存放 数字18 为 16 18，其中，16表示Tag，int32 类型忽略Length，18表示数字18。
注意：按照user.proto中定义的顺序来存放，只存放value值(即 “Mic” 18)，不存放key(即name age)。
金手指8：
对于序列化后，用于网络传输是二进制字节流，单元数据是Tag-Length-Value格式。其中，Tag和Value为必选字段，对于某些类型(比如int类型)，Length为可选字段。
存放 字符串“Mic” 为 10 3 77 105 99，其中，10表示Tag，3表示Length长度，77 表示 字符‘M’ 105 表示字符 ‘i’ 99 表示字符 ‘c’。
length就是属性长度，直接存放；
value是属性值的ascii码。
Tag计算方式： Tag底层计算方法： num<<3 | wire_type (序号左移3位，与wire_type按位或) 因为name是string类型，所以wire_type是2，因为age是int32类型，所以wire_type是0。
对于一个对象中的多个属性，按照xx.photo文件中的顺序来存放。
4.3 Tag底层计算方式
首先引入一个wire_type的概念，不同类型都有对应的wire_type值。
Tag底层计算方法： num<<3 | wire_type (序号左移3位，与wire_type按位或)
因为name是string类型，所以wire_type是2，因为age是int32类型，所以wire_type是0。
1 << 3 | 2 = 1000 | 0010 = 1010 =10 所以name的Tag为10；
2 << 3 | 0 = 0001 0000 | 0000 0000 =16 所以age的Tag为16。
4.4 数据压缩(age=300)
将程序中的age为300，再次运行，如下：
数据压缩算法 300 变为 -84 2 ，因为是int32类型，所以32位
300 为正数，原码即使补码，为
0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010 1100
算法：截取每个有效位的7位，如果高位后续字节还存在有意义的数据，则截取这个7个字节最高位设置为1。
则从低位到高位，开始：
第一个有效字节 0010 1100，截取7位，最高位设置为1，得到 1010 1100，这里原来的最高位0变成下一个有效字节的最低位；
第二个有效字节 0000 0010，由于接下来已经不存在有意义的数据，所以不变，仍为0000 0010则拼接，第一个得到字节 1010 1100 和 第二个得到字节 0000 0010，为 1010 1100 0000 0010，十进制即 -84 2 。
金手指9：数据压缩算法
数据压缩算法：截取每个有效位的7位，如果高位后续字节还存在有意义的数据，则截取这个7个字节最高位设置为1。
4.5 protobuf序列化评价
protobuf 编码解码 基于位运算，位运算速度快，位存储占用小。
金手指10：protobuf 编码解码
基于位运算，位运算速度快，位存储占用小。
五、面试金手指
5.1 三种常用的序列化方式
Java IO序列化 writeObject(Object obj) readObject(Object obj)
优点：简单，不需要外部依赖；
缺点：序列化后二进制字节流较大，不利于网络传输。
XML序列化 toXML() fromXML()
xml的优点：跨语言、稳定可靠；
xml的缺点：序列化后二进制流比较大，网络传输效率低。
所以网络传输不使用xml格式，但是配置文件使用xml格式。
Dubbo中的Hessian序列化
优点：序列速度快，可跨语言；
缺点：序列化后二进制占用比较大，不利于网络传输。
5.2 Protobuf定义
定义：ProtoBuf是google提供的一种序列化方式，跨平台，跨语言，非常高效；
两个优点：protobuf 编码解码 基于位运算，位运算速度快，位存储占用小。
ProtoBuf底层原理，压缩率高的底层原理
对于序列化后，用于网络传输是二进制字节流，单元数据是Tag-Length-Value格式。其中，Tag和Value为必选字段，对于某些类型(比如int类型)，Length为可选字段。
存放 字符串“Mic” 为 10 3 77 105 99，其中，10表示Tag，3表示Length长度，77 表示 字符‘M’ 105 表示字符 ‘i’ 99 表示字符 ‘c’。
length就是属性长度，直接存放
value是属性值的ascii码。
Tag计算方式：num<<3 | wire_type (序号左移3位，与wire_type按位或) 因为name是string类型，所以wire_type是2，因为age是int32类型，所以wire_type是0。
ps：对于一个对象中的多个属性，按照xx.photo文件中的顺序来存放。
5.3 数据压缩
数据压缩算法：截取每个有效位的7位，如果高位后续字节还存在有意义的数据，则截取这个7个字节最高位设置为1。
六、尾声
讲述了序列化和反序列化的基本知识，还有几种序列化方法（Java IO序列化、xml序列化、Hession序列化），最后引入一种大公司常用的基于位运算的高效序列化方法 protobuf。
天天打码，天天进步！！！
源码地址：https://download.csdn.net/download/qq_36963950/12540753
以上是关于第十三篇：四种的序列化方式(JavaIO序列化 XML序列化 Hessian序列化 Protobuf序列化)的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
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