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Serializable 只是一个空接口,那么为什么还要实现它呢?

对于 Java 的序列化,我一直停留在最浅显的认知上——把那个要序列化的类实现 Serializbale 接口就可以了。我不愿意做更深入的研究,因为会用就行了嘛。

但随着时间的推移,见到 Serializbale 的次数越来越多,我便对它产生了浓厚的兴趣。是时候花点时间研究研究了。

01、先来点理论

Java 序列化是 JDK 1.1 时引入的一组开创性的特性,用于将 Java 对象转换为字节数组,便于存储或传输。此后,仍然可以将字节数组转换回 Java 对象原有的状态。

序列化的思想是“冻结”对象状态,然后写到磁盘或者在网络中传输;反序列化的思想是“解冻”对象状态,重新获得可用的 Java 对象。

再来看看序列化 Serializbale 接口的定义:

public interface Serializable {
}

明明就一个空的接口嘛,竟然能够保证实现了它的“类的对象”被序列化和反序列化?

02、再来点实战

在回答上述问题之前,我们先来创建一个类(只有两个字段,和对应的 getter/setter),用于序列化和反序列化。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

再来创建一个测试类,通过 ObjectOutputStream 将“18 岁的王二”写入到文件当中,实际上就是一种序列化的过程;再通过 ObjectInputStream 将“18 岁的王二”从文件中读出来,实际上就是一种反序列化的过程。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

不过,由于 Wanger 没有实现 Serializbale 接口,所以在运行测试类的时候会抛出异常,堆栈信息如下:

java.io.NotSerializableException: com.cmower.java_demo.xuliehua.Wanger at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(ObjectOutputStream.java:1184) at java.io.ObjectOutputStream.writeObject(ObjectOutputStream.java:348) at com.cmower.java_demo.xuliehua.Test.main(Test.java:21)

顺着堆栈信息,我们来看一下 ObjectOutputStream 的 writeObject0() 方法。其部分源码如下:

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

也就是说,ObjectOutputStream 在序列化的时候,会判断被序列化的对象是哪一种类型,字符串?数组?枚举?还是 Serializable,如果全都不是的话,抛出 NotSerializableException。

假如 Wanger 实现了 Serializable 接口,就可以序列化和反序列化了。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

具体怎么序列化呢?

以 ObjectOutputStream 为例吧,它在序列化的时候会依次调用 writeObject()→writeObject0()→writeOrdinaryObject()→writeSerialData()→invokeWriteObject()→defaultWriteFields()。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

那怎么反序列化呢?

以 ObjectInputStream 为例,它在反序列化的时候会依次调用 readObject()→readObject0()→readOrdinaryObject()→readSerialData()→defaultReadFields()。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

我想看到这,你应该会恍然大悟的“哦”一声了。Serializable 接口之所以定义为空,是因为它只起到了一个标识的作用,告诉程序实现了它的对象是可以被序列化的,但真正序列化和反序列化的操作并不需要它来完成。

03、再来点注意事项

开门见山的说吧,static 和 transient 修饰的字段是不会被序列化的。

为什么呢?我们先来证明,再来解释原因。

首先,在 Wanger 类中增加两个字段。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

其次,在测试类中打印序列化前和反序列化后的对象,并在序列化后和反序列化前改变static 字段的值。具体代码如下:

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

从结果的对比当中,我们可以发现:

1)序列化前,pre 的值为“沉默”,序列化后,pre 的值修改为“不沉默”,反序列化后,pre的值为“不沉默”,而不是序列化前的状态“沉默”。

为什么呢?因为序列化保存的是对象的状态,而 static 修饰的字段属于类的状态,因此可以证明序列化并不保存 static 修饰的字段。

2)序列化前,meizi 的值为“王三”,反序列化后,meizi 的值为 null,而不是序列化前的状态“王三”。

为什么呢?transient 的中文字义为“临时的”(论英语的重要性),它可以阻止字段被序列化到文件中,在被反序列化后,transient 字段的值被设为初始值,比如 int 型的初始值为 0,对象型的初始值为 null。

如果想要深究源码的话,你可以在 ObjectStreamClass 中发现下面这样的代码:

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

看到 Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT,是不是感觉更好了呢?

04、再来点干货

除了 Serializable 之外,Java 还提供了一个序列化接口 Externalizable(念起来有点拗口)。

两个接口有什么不一样的吗?试一试就知道了。

首先,把 Wanger 类实现的接口 Serializable 替换为 Externalizable。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

实现 Externalizable 接口的 Wanger 类和实现 Serializable 接口的 Wanger 类有一些不同:

1)新增了一个无参的构造方法。

使用 Externalizable 进行反序列化的时候,会调用被序列化类的无参构造方法去创建一个新的对象,然后再将被保存对象的字段值复制过去。否则的话,会抛出以下异常:

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

2)新增了两个方法 writeExternal() 和 readExternal(),实现 Externalizable 接口所必须的。

然后,我们再在测试类中打印序列化前和反序列化后的对象。

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

从输出的结果看,反序列化后得到的对象字段都变成了默认值,也就是说,序列化之前的对象状态没有被“冻结”下来。

为什么呢?因为我们没有为 Wanger 类重写具体的 writeExternal() 和 readExternal()方法。那该怎么重写呢?

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

1)调用 ObjectOutput 的 writeObject() 方法将字符串类型的 name 写入到输出流中;

2)调用 ObjectOutput 的 writeInt() 方法将整型的 age 写入到输出流中;

3)调用 ObjectInput 的 readObject() 方法将字符串类型的 name 读入到输入流中;

4)调用 ObjectInput 的 readInt() 方法将字符串类型的 age 读入到输入流中;

再运行一次测试了类,你会发现对象可以正常地序列化和反序列化了。

序列化前:Wanger{name=王二,age=18}

序列化后:Wanger{name=王二,age=18}

05、再来点甜点

让我先问问你吧,你知道 private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L; 这段代码的作用吗?

嗯……

serialVersionUID 被称为序列化 ID,它是决定 Java 对象能否反序列化成功的重要因子。在反序列化时,Java 虚拟机会把字节流中的 serialVersionUID 与被序列化类中的 serialVersionUID 进行比较,如果相同则可以进行反序列化,否则就会抛出序列化版本不一致的异常。

当一个类实现了 Serializable 接口后,IDE 就会提醒该类最好产生一个序列化 ID,就像下面这样:

Serializable:明明就一个空接口!为什么还要实现它?

1)添加一个默认版本的序列化 ID:

private static final long serialVersionUID = 1L

2)添加一个随机生成的不重复的序列化 ID。

private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;

3)添加 @SuppressWarnings 注解。

@SuppressWarnings("serial")

怎么选择呢?

首先,我们采用第二种办法,在被序列化类中添加一个随机生成的序列化 ID。

class Wanger implements Serializable { private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L; private String name; private int age; // 其他代码忽略 }

然后,序列化一个 Wanger 对象到文件中。

// 初始化
Wanger wanger = new Wanger();
wanger.setName("王二");
wanger.setAge(18);
System.out.println(wanger); // 把对象写到文件中 try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("chenmo"));) {
    oos.writeObject(wanger);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

这时候,我们悄悄地把 Wanger 类的序列化 ID 偷梁换柱一下,嘿嘿。

// private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L; private static final long serialVersionUID = -2095916884810199533L;

好了,准备反序列化吧。

try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));) {
    Wanger wanger = (Wanger) ois.readObject();
    System.out.println(wanger);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

哎呀,出错了。

java.io.InvalidClassException:  local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = -2095916884810199532,
local class serialVersionUID = -2095916884810199533 at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1521)
    at com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)

异常堆栈信息里面告诉我们,从持久化文件里面读取到的序列化 ID 和本地的序列化 ID 不一致,无法反序列化。

那假如我们采用第三种方法,为 Wanger 类添加个 @SuppressWarnings(“serial”) 注解呢?

@SuppressWarnings("serial") class Wanger3 implements Serializable { // 省略其他代码 }

好了,再来一次反序列化吧。可惜依然报错。

java.io.InvalidClassException:  local class incompatible: stream classdesc serialVersionUID = -2095916884810199532, 
local class serialVersionUID = -3818877437117647968 at java.io.ObjectInputStream.readClassDesc(ObjectInputStream.java:1521)
    at com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)

异常堆栈信息里面告诉我们,本地的序列化 ID 为 -3818877437117647968,和持久化文件里面读取到的序列化 ID 仍然不一致,无法反序列化。这说明什么呢?使用 @SuppressWarnings(“serial”) 注解时,该注解会为被序列化类自动生成一个随机的序列化 ID。

由此可以证明,Java 虚拟机是否允许反序列化,不仅取决于类路径和功能代码是否一致,还有一个非常重要的因素就是序列化 ID 是否一致。

也就是说,如果没有特殊需求,采用默认的序列化 ID(1L)就可以,这样可以确保代码一致时反序列化成功。

class Wanger implements Serializable { private static final long serialVersionUID = 1L; // 省略其他代码 }

06、再来点总结

写这篇文章之前,我真没想到:“空空其身”的Serializable 竟然有这么多可以研究的内容!

写完这篇文章之后,我不由得想起理科状元曹林菁说说过的一句话:“在学习中再小的问题也不放过,每个知识点都要总结”——说得真真真真的对啊!

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评论 2

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  1. #1

    序列化serializabel就是一个标识

    tt5个月前 (06-09)回复
    • 标识接口?

      gcc4个月前 (06-14)回复