序列化&反序列化(已完结) 思维导图模板

序列化的意义

Java平台允许我们在内存中创建可复用的Java对象，但一般情况下，只有当JVM处于运行时，这些对象才可能存在，即，这些对象的生命周期不会比JVM的生命周期更长。但是在现实应用中，就可能要求在JVM停止运行之后能够保存(序列化)指定的对象，并在将来重新读取被保存的对象。Java对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

序列化

序列化就是把对象的状态信息转化为可存储或传输的形式过程，也就是把对象转化为字节序列的过程称为对象的序列化

反序列化

序列化的逆向过程，把字节数组反序列化为对象，把字节序列恢复为对象的过程成为对象的反序列化

序列化的挑战

评价一个序列化算法优劣的两个重要指标

数据大小

序列化操作本身的速度及系统资源开销(CPU 内存）

java序列化的缺点

序列化的数据比较大，传输效率低

其他语言无法识别和对接

如何实现一个序列化

在java中只要一个类实现了java.io.Serializable 接口，那么它就可以被序列化

基于JDK序列化方式实现

JDK提供了Java对象的序列化方式，主要通过输出流 java.io.ObjectOutputStream 和对象输入流 java.io.ObjectInputStream 来实现。其中，被序列化的对象需要实现java.io.Serializable接口

序列化的高阶认识

serialVersionUID的作用

Java的序列化机制是通过判断类的 serialVersionUID 来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM 会把传来的字节流中的 serialVersionUID与本地相应实体类的 serialVersionUID 进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常，即是 InvalidCastException

如果没有为指定的 class 配置 serialVersionUID，那么 java 编译器会自动给这个 class 进行一个摘要算法，类似于指纹算法，只要这个文件有任何改动，得到的 UID 就会截然不同的，可以保证在这么多类中，这个编号是唯一的

serialVersionUID有两种生成方式

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

当实现 java.io.Serializable 接口的类没有显式地定义一个 serialVersionUID 变量时候，Java 序列化机制会根据编译的 Class 自动 生成一个 serialVersionUID 作序列化版本比较用，这种情况下，如果 Class 文件(类名，方法明等)没有发生变化(增加空格，换行，增加注释等 等)，就算再编译多次，serialVersionUID 也不会变化的

静态变量序列化

序列化时并不保存静态变量，这其实比较容易理解，序列化保存的是对象的状态，静态变量属于类的状态，因此序列化并不保存静态变量。

父类的序列化

一个子类实现了Serializable接口，它的父类都没有实现Serializable接口，在子类中设置父类的成员变量的值，接着序列化该子类对象。再反序列化出来以后输出父类属性的值，结果是

当一个父类没有实现序列化时，子类集成父类并且实现了序列化。在反序列化该子类后，是没办法获取到父类的属性值的。

当一个父类实现序列化，子类自动实现序列化，不需要再显示实现Serializable 接口

当一个对象的实例变量引用了其他对象，序列化

Transient关键字

作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后，transient变量的值设为初始值，如int型的是0.

序列化的存储规则

同一个对象两次(开始写入文件到最终关闭流的这个过程算一次），如果不关闭流写入文件两次，则第二次写入对象时文件只增加5字节。

Java序列化机制为了节省磁盘空间，具有特定的存储规则，当写入文件为同一对象时，并不会再将对象的内容进行存储，而只是再次存储一份引用，上面增加的5字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时，恢复引用关系，该存储规则极大的节省了存储空间。

序列化实现深克隆

在java中存在一个Clineable接口，通过实现这个接口的类都会具备clone的能力，同时clone在内存中进行，在性能方面会比我们直接通过new生成对象要高一些，特别是一些大的对象的生成，性能提升相对比较明显。

常见的序列化技术

java 序列化

优点

java语言本省提供，使用比较方面和简单

缺点

不支持跨语言处理、想能相对不是很好，序列化以后产生的数据相对较大

XML序列化

XML序列化的好处在于可读性好，方面阅读和调试。但是序列化以后的字节码文件比较大，而且效率不高，适应于对性能不高，而且QPS较低的企业级内部系统之间的数据交换的场景，同时XML又具有语言无惯性，所以还可以用于异构系统之间的数据交换和协议。比如我们熟知的WebService,就是采用XML格式对数据进行序列化的

JSON序列化

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，相对于XML来说，JON的字节流较小，而且可读性也非常好。现在JSON数据格式的其他运用最普遍的。

开源工具

1. Jackson （https://github.com/FasterXML/jackson）

2. 阿里开源的 FastJson （https://github.com/alibaba/fastjon）

3. Google 的 GSON (https://github.com/google/gson)

Hessian 序列化框架子

Hessian是一个支持跨语言传输的二进制序列化协议，相对于Java默认的序列化机制来说，Hessian具有更好的性能和易用性，而且支持对重不同的语言，实际上Dubbo采用的就是Hessian序列化来实现，只不过Dubbo对Hessian进行重构，性能更高。

Protobuf 序列化框架

Protobuf是Google的一种数据交换格式，它独立于语言、独立于平台。

Google 提供了多种语言来实现，比如 Java、C、Go、Python，每一种实现都包含了相应语言的编译器和库文件 Protobuf 使用比较广泛，主要是空间开销小和性能比较好，非常适合用于公司内部对性能要求高的 RPC 调用。另外由于解析性能比较高，序列化以后数据量相对较少，所以也可以应用在对象的持久化场景中但是但是要使用 Protobuf 会相对来说麻烦些，因为他有自己的语法，有自己的编译器

总结

Protocol Buffer 的性能好，主要体现在序列化后的数据体积小 & 序列化速度快，最终使得传输效率高，其原因如下：

序列化速度快的原因：

编码 / 解码方式简单（只需要简单的数学运算 = 位移等等）

采用 Protocol Buffer 自身的框架代码和编译器共同完成 序列化后的数据量体积小（即数据压缩效果好）的原因：

采用了独特的编码方式，如 Varint、Zigzag 编码方式等等

采用 T - L - V 的数据存储方式：减少了分隔符的使用 & 数据存储 得紧凑

各个序列化技术的性能比较

序列化技术的选型

技术层面

1. 序列化空间开销，也就是序列化产生的结果大小，这个影响到传输的性能

2. 序列化过程中消耗的时长，序列化消耗时间过长影响到业务的响应时间