Java 对象序列化 NIO NIO2详细介绍及解析

Java 对象序列化 NIO NIO2详细介绍及解析

概要：

对象序列化

对象序列化机制允许把内存中的Java对象转换成与平台无关的二进制流，从而可以保存到磁盘或者进行网络传输，其它程序获得这个二进制流后可以将其恢复成原来的Java对象。序列化机制可以使对象可以脱离程序的运行而对立存在

序列化的含义和意义

序列化

序列化机制可以使对象可以脱离程序的运行而对立存在

序列化（Serialize）指将一个java对象写入IO流中，与此对应的是，对象的反序列化（Deserialize）则指从IO流中恢复该java对象

如果需要让某个对象可以支持序列化机制，必须让它的类是可序列化（serializable），为了让某个类可序列化的，必须实现如下两个接口之一：

Serializable：标记接口，实现该接口无须实现任何方法，只是表明该类的实例是可序列化的
Externalizable

所有在网络上传输的对象都应该是可序列化的，否则将会出现异常；所有需要保存到磁盘里的对象的类都必须可序列化；程序创建的每个JavaBean类都实现Serializable；

使用对象流实现序列化

实现Serializable实现序列化的类，程序可以通过如下两个步骤来序列化该对象：

1.创建一个ObjectOutputStream，这个输出流是一个处理流，所以必须建立在其他节点流的基础之上

// 创建个ObjectOutputStream输出流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.txt"));

2.调用ObjectOutputStream对象的writeObject方法输出可序列化对象

// 将一个Person对象输出到输出流中
oos.writeObject(per);

定义一个NbaPlayer类，实现Serializable接口，该接口标识该类的对象是可序列化的

public class NbaPlayer implements java.io.Serializable
{
  private String name;
  private int number;
  // 注意此处没有提供无参数的构造器!
  public NbaPlayer(String name, int number)
  {
    System.out.println("有参数的构造器");
    this.name = name;
    this.number = number;
  }

  // name的setter和getter方法
  public void setName(String name)
  {
    this.name = name;
  }
  public String getName()
  {
    return this.name;
  }

  // number的setter和getter方法
  public void setNumber(int number)
  {
    this.number = number;
  }
  public int getNumber()
  {
    return this.number;
  }
}

使用ObjectOutputStream将一个NbaPlayer对象写入磁盘文件

import java.io.*;

public class WriteObject
{
  public static void main(String[] args)
  {
    try(
      // 创建一个ObjectOutputStream输出流
      ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
        new FileOutputStream("object.txt")))
    {
      NbaPlayer player = new NbaPlayer("维斯布鲁克", 0);
      // 将player对象写入输出流
      oos.writeObject(player);
    }
    catch (IOException ex)
    {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

反序列化

从二进制流中恢复Java对象，则需要使用反序列化，程序可以通过如下两个步骤来序列化该对象：

1.创建一个ObjectInputStream输入流，这个输入流是一个处理流，所以必须建立在其他节点流的基础之上

// 创建个ObjectInputStream输出流
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.txt"));

2.调用ObjectInputStream对象的readObject()方法读取流中的对象，该方法返回一个Object类型的Java对象，可进行强制类型转换成其真实的类型

// 从输入流中读取一个Java对象，并将其强制类型转换为Person类
Person p = (Person)ois.readObject();

从object.txt文件中读取NbaPlayer对象的步骤

import java.io.*;
public class ReadObject
{
  public static void main(String[] args)
  {
    try(
      // 创建一个ObjectInputStream输入流
      ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
        new FileInputStream("object.txt")))
    {
      // 从输入流中读取一个Java对象，并将其强制类型转换为NbaPlayer类
      NbaPlayer player = (NbaPlayer)ois.readObject();
      System.out.println("名字为：" + player.getName()
        + "\n号码为：" + player.getNumber());
    }
    catch (Exception ex)
    {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

反序列化读取的仅仅是Java对象的数据，而不是Java类，因此采用反序列化恢复Java对象时，必须提供Java对象所属的class文件，否则会引发ClassNotFoundException异常；反序列化机制无须通过构造器来初始化Java对象

如果使用序列化机制向文件中写入了多个Java对象，使用反序列化机制恢复对象必须按照实际写入的顺序读取。当一个可序列化类有多个父类时（包括直接父类和间接父类），这些父类要么有无参的构造器，要么也是可序列化的—否则反序列化将抛出InvalidClassException异常。如果父类是不可序列化的，只是带有无参数的构造器，则该父类定义的Field值不会被序列化到二进制流中

对象引用的序列化

如果某个类的Field类型不是基本类型或者String类型，而是另一个引用类型，那么这个引用类型必须是可序列化的，否则有用该类型的Field的类也是不可序列化的

public class AllStar implements java.io.Serializable
{
  private String name;
  private NbaPlayer player;
  public AllStar(String name, NbaPlayer player)
  {
    this.name = name;
    this.player = player;
  }
  // 此处省略了name和player的setter和getter方法

  // name的setter和getter方法
  public String getName()
  {
    return this.name;
  }

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

  // player的setter和getter方法
  public NbaPlayer getPlayer() 
  {
    return player;
  }

  public void setPlayer(NbaPlayer player) 
  {
    this.player = player;
  }
}

Java特殊的序列化算法

所有保存到磁盘中的对象都有一个序列化编号
当程序试图序列化一个对象时，程序将先检查该对象是否已经被序列化过，只有该对象从未（在本次虚拟中机）被序列化过，系统才会将该对象转换成字节序列并输出
如果某个对象已经序列化过，程序将只是直接输出一个序列化编号，而不是再次重新序列化该对象

import java.io.*;
public class WriteAllStar
{
  public static void main(String[] args)
  {
    try(
      // 创建一个ObjectOutputStream输出流
      ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
        new FileOutputStream("allStar.txt")))
    {
      NbaPlayer player = new NbaPlayer("詹姆斯哈登", 13);
      AllStar allStar1 = new AllStar("西部全明星", player);
      AllStar allStar2 = new AllStar("首发后卫", player);
      // 依次将四个对象写入输出流
      oos.writeObject(allStar1);
      oos.writeObject(allStar2);
      oos.writeObject(player);
      oos.writeObject(allStar2);
    }
    catch (IOException ex)
    {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

4个写入输出流的对象，实际上只序列化了3个，而且序列的两个AllStar对象的player引用实际是同一个NbaPlayer对象。以下程序读取序列化文件中的对象

import java.io.*;
public class ReadAllStar
{
  public static void main(String[] args)
  {
    try(
      // 创建一个ObjectInputStream输出流
      ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
        new FileInputStream("allStar.txt")))
    {
      // 依次读取ObjectInputStream输入流中的四个对象
      AllStar star1 = (AllStar)ois.readObject();
      AllStar star2 = (AllStar)ois.readObject();
      NbaPlayer player = (NbaPlayer)ois.readObject();
      AllStar star3 = (AllStar)ois.readObject();
      // 输出true
      System.out.println("star1的player引用和player是否相同："
        + (star1.getPlayer() == player));
      // 输出true
      System.out.println("star2的player引用和player是否相同："
        + (star2.getPlayer() == player));
      // 输出true
      System.out.println("star2和star3是否是同一个对象："
        + (star2 == star3));
    }
    catch (Exception ex)
    {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

如果多次序列化同一个可变Java对象时，只有第一次序列化时才会把该Java对象转换成字节序列并输出

当使用Java序列化机制序列化可变对象时，只有第一次调用WriteObject()方法来输出对象时才会将对象转换成字节序列，并写入到ObjectOutputStream；即使在后面程序中，该对象的实例变量发生了改变，再次调用WriteObject()方法输出该对象时，改变后的实例变量也不会被输出

import java.io.*;

public class SerializeMutable
{
  public static void main(String[] args)
  {

    try(
      // 创建一个ObjectOutputStream输入流
      ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(
        new FileOutputStream("mutable.txt"));
      // 创建一个ObjectInputStream输入流
      ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
        new FileInputStream("mutable.txt")))
    {
      NbaPlayer player = new NbaPlayer("斯蒂芬库里", 30);
      // 系统会player对象转换字节序列并输出
      oos.writeObject(player);
      // 改变per对象的name实例变量
      player.setName("塞斯库里");
      // 系统只是输出序列化编号，所以改变后的name不会被序列化
      oos.writeObject(player);
      NbaPlayer player1 = (NbaPlayer)ois.readObject();  //①
      NbaPlayer player2 = (NbaPlayer)ois.readObject();  //②
      // 下面输出true，即反序列化后player1等于player2
      System.out.println(player1 == player2);
      // 下面依然看到输出"斯蒂芬库里"，即改变后的实例变量没有被序列化
      System.out.println(player2.getName());
    }
    catch (Exception ex)
    {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

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