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java序列化

news 2025/8/30 17:04:42

Java 序列化是将对象的状态转换为字节流的过程，以便可以将其存储在文件、数据库中，或通过网络传输；而反序列化则是将字节流恢复为对象的过程。这一机制在分布式系统、缓存、持久化等场景中广泛应用。

一、序列化的基本概念

序列化（Serialization）：把对象转换为字节序列的过程。
反序列化（Deserialization）：把字节序列恢复为对象的过程。
核心用途：对象的持久化存储、跨网络传输对象。

二、实现序列化的条件

要让一个类可序列化，需满足以下条件：

类必须实现 java.io.Serializable 接口（这是一个标记接口，无任何方法）。
类的所有非静态成员变量必须是可序列化的（如果有不可序列化的成员，需用 transient 关键字修饰）。
若类有父类，父类要么可序列化，要么有默认无参构造方法（否则反序列化会报错）。

三、核心类与方法

Java 提供了 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 来处理序列化和反序列化：

ObjectOutputStream：
- 用于序列化对象，核心方法：
```
writeObject(Object obj)  // 将对象写入输出流
```
ObjectInputStream：
- 用于反序列化对象，核心方法：
```
readObject()  // 从输入流读取对象并返回
```

四、基本使用示例

import java.io.*;// 可序列化的类
class Person implements Serializable {private String name;private int age;// transient 修饰的变量不会被序列化private transient String password;public Person(String name, int age, String password) {this.name = name;this.age = age;this.password = password;}@Overridepublic String toString() {return "Person{name='" + name + "', age=" + age + ", password='" + password + "'}";}
}public class SerializationDemo {public static void main(String[] args) {// 序列化try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {Person person = new Person("Alice", 30, "123456");oos.writeObject(person);System.out.println("序列化完成");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 反序列化try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {Person deserializedPerson = (Person) ois.readObject();System.out.println("反序列化结果: " + deserializedPerson);// 输出：Person{name='Alice', age=30, password='null'}// 可见 password 因 transient 未被序列化} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}

五、serialVersionUID 的作用

serialVersionUID 是一个静态常量，用于标识类的版本。其作用是：

序列化时，JVM 会将类的 serialVersionUID 写入字节流。
反序列化时，JVM 会检查字节流中的 serialVersionUID 与当前类的是否一致：
- 一致：正常反序列化。
- 不一致：抛出 InvalidClassException。

建议显式声明：

class Person implements Serializable {// 显式声明 serialVersionUIDprivate static final long serialVersionUID = 1L;// ... 其他成员
}

若不声明，JVM 会根据类的结构（成员变量、方法等）自动生成，但类结构的微小变化（如增加字段）都会导致 serialVersionUID 变化，从而破坏兼容性。

六、transient 关键字

被 transient 修饰的成员变量不会被序列化，反序列化时会被赋予默认值（如 null、0）。
常用于敏感信息（如密码）或不需要持久化的临时变量。

七、自定义序列化与反序列化

通过重写以下方法，可自定义序列化 / 反序列化逻辑：

// 自定义序列化逻辑
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {// 先执行默认序列化out.defaultWriteObject();// 自定义处理（如加密敏感字段）out.writeObject(encrypt(password)); 
}// 自定义反序列化逻辑
private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {// 先执行默认反序列化in.defaultReadObject();// 自定义处理（如解密）password = decrypt((String) in.readObject());
}// 示例加密方法（简化）
private String encrypt(String str) {return str + "_encrypted";
}private String decrypt(String str) {return str.replace("_encrypted", "");
}

八、单例模式与序列化

默认情况下，序列化会破坏单例（反序列化会创建新对象）。解决方法：重写 readResolve() 方法：

class Singleton implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;private static Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;}// 确保反序列化返回唯一实例private Object readResolve() {return instance;}
}

九、序列化的限制与注意事项

不可序列化的类型：
- 某些原生类型（如 Thread、Socket）不可序列化。
- 被 transient 修饰的成员不可序列化。
安全性问题：
- 反序列化可能存在安全风险（如恶意构造字节流执行恶意代码），需谨慎处理不可信数据。
- Java 9+ 引入了序列化过滤机制（ObjectInputFilter）来增强安全性。
性能影响：
- 序列化会产生额外的字节流开销，频繁序列化可能影响性能。
- 可考虑更高效的序列化框架（如 Protobuf、Kryo）替代原生序列化。
版本兼容性：
- 类结构变化需谨慎，建议通过 serialVersionUID 控制版本。
- 新增字段时，反序列化旧版本数据会使用默认值；删除字段时，旧版本数据中的对应字段会被忽略。