面试题：Java序列化与反序列化-百木园

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

public class User implements Serializable {
    //序列化ID
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private int age;
    private String name;

    public User(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public static long getSerialVersionUID() {
        return serialVersionUID;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

然后我们编写一下测试类：

public class serTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
        SerializeUser();
        DeSerializeUser();
    }

    /**
     * 序列化方法
     * @throws IOException
     */
    private static void SerializeUser() throws  IOException {
        User user = new User(11, \"小张\");

        //序列化对象到指定的文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(\"C:\\\\Users\\\\jun\\\\Desktop\\\\example\"));
        oos.writeObject(user);
        oos.close();
        System.out.println(\"序列化对象成功\");
    }

    /**
     * 反序列化方法
     * @throws IOException
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    private static void DeSerializeUser() throws  IOException, ClassNotFoundException {
        //读取指定的文件
        File file = new File(\"C:\\\\Users\\\\jun\\\\Desktop\\\\example\");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        User newUser = (User)ois.readObject();
        System.out.println(\"反序列化对象成功:\"+ newUser.getName()+ \",\"+newUser.getAge());
    }
}

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

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

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:

private Person person;

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

public class ExUser implements Externalizable {
    private int age;
    private String name;

    //注意，必须加上pulic 无参构造器
    public ExUser() {
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        out.writeObject(name);
        out.writeInt(age);
    }
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        this.name = (String)in.readObject();
        this.age = in.readInt();
    }
}

我们接着编写测试类：

public class serTest2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception, IOException {
        SerializeUser();
        DeSerializeUser();
    }

    /**
     * 序列化方法
     * @throws IOException
     */
    private static void SerializeUser() throws  IOException {
        ExUser user = new ExUser();
        user.setAge(10);
        user.setName(\"小王\");

        //序列化对象到指定的文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(\"C:\\\\Users\\\\jun\\\\Desktop\\\\example\"));
        oos.writeObject(user);
        oos.close();
        System.out.println(\"序列化对象成功\");
    }

    /**
     * 反序列化方法
     * @throws IOException
     * @throws ClassNotFoundException
     */
    private static void DeSerializeUser() throws  IOException, ClassNotFoundException {
        File file = new File(\"C:\\\\Users\\\\jun\\\\Desktop\\\\example\");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        ExUser newUser = (ExUser)ois.readObject();
        System.out.println(\"反序列化对象成功:\"+ newUser.getName()+ \",\"+newUser.getAge());
    }
}

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：

//实体类
public class Student implements Serializable {
    private String name;
    public static Integer age;//静态变量



    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public static Integer getAge() {
        return age;
    }

    public static void setAge(Integer age) {
        Student.age = age;
    }
}

//测试类
public class shallowCopyTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Student student1 = new Student();
        student1.age = 11;

        //序列化，将数据写入指定的文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(\"D:\\\\student1\"));
        oos.writeObject(student1);
        oos.close();

        Student student2 = new Student();
        student2.age = 21;

        //序列化，将数据写入指定的文件中
        ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(\"D:\\\\student2\"));
        oos2.writeObject(student1);
        oos2.close();

        //读取指定的文件
        File file = new File(\"D:\\\\student1\");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        Student student1_new = (Student)ois.readObject();
        System.out.println(\"反序列化对象,student1.age=\"+ student1_new.getAge());

        //读取指定的文件
        File file2 = new File(\"D:\\\\student1\");
        ObjectInputStream ois2 = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file2));
        Student student2_new = (Student)ois2.readObject();
        System.out.println(\"反序列化对象,student2.age=\"+ student2_new.getAge());


    }



}

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：

//实体类 继承Cloneable
public class Person implements Serializable{
    public String name;//姓名
    public int height;//身高
    public StringBuilder something;

...//省略 getter setter


    public Object deepClone() throws Exception{
        // 序列化
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
    
        oos.writeObject(this);
    
        // 反序列化
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
    
        return ois.readObject();
    }

}

//测试类，这边类名笔者就不换了，在之前的基础上改改
public class shallowCopyTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p1 = new Person(\"小张\", 180, new StringBuilder(\"今天天气很好\"));
        Person p2 = (Person)p1.deepClone();

        System.out.println(\"对象是否相等：\"+ (p1 == p2));
        System.out.println(\"p1 属性值=\" + p1.getName()+ \",\"+ p1.getHeight() + \",\"+ p1.getSomething());
        System.out.println(\"p2 属性值=\" + p2.getName()+ \",\"+ p2.getHeight() + \",\"+ p2.getSomething());


        // change
        p1.setName(\"小王\");
        p1.setHeight(200);
        p1.getSomething().append(\",适合出去玩\");
        System.out.println(\"...after p1 change....\");

        System.out.println(\"p1 属性值=\" + p1.getName()+ \",\"+ p1.getHeight() + \",\"+ p1.getSomething());
        System.out.println(\"p2 属性值=\" + p2.getName()+ \",\"+ p2.getHeight() + \",\"+ p2.getSomething());

    }
}

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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