Java序列化详解

转载自https://github.com/Snailclimb/JavaGuide （添加小部分笔记）感谢作者!

什么是序列化？什么是反序列化 #

当需要持久化Java对象，比如将Java对象保存在文件中、或者在网络中传输Java对象，这些场景都需要用到序列化

即：

  • 序列化：将数据结构/对象，转换成二进制字节流
  • 反序列化：将在序列化过程中所生成的二进制字节流，转换成数据结构或者对象的过程

对于Java，序列化的是对象(Object)，也就是实例化后的类(Class)

序列化的目的，是通过网络传输对象，或者说是将对象存储到文件系统、数据库、内存中，如图： ly-20241212141924954

实际场景 #

  • 对象在进行网络传输（比如远程方法调用 RPC 的时候）之前需要先被序列化，接收到序列化的对象之后需要再进行反序列化；
  • 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。
  • 将对象存储到缓存数据库（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

序列化协议对于TCP/IP 4层模型的哪一层 #

4层包括，网络接口层，网络层，传输层，应用层 如下图所示：
ly-20241212141925161

OSI七层协议模型中，表示层就是对应用层的用户数据，进行处理转换成二进制流；反过来的话，就是将二进制流转换成应用层的用户数据，即序列化和反序列化，
因为，OSI 七层协议模型中的应用层、表示层和会话层对应的都是 TCP/IP 四层模型中的应用层，所以序列化协议属于 TCP/IP 协议应用层的一部分

常见序列化协议对比 #

kryo 英音 [k’rɪəʊ] ，除了JDK自带的序列化，还有hessian、kryo、protostuff

  • JDK自带的序列化，只需要实现java.io.Serializable接口即可

    @AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Getter
@Builder
@ToString
public class RpcRequest implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1905122041950251207L;
    private String requestId;
    private String interfaceName;
    private String methodName;
    private Object[] parameters;
    private Class<?>[] paramTypes;
    private RpcMessageTypeEnum rpcMessageTypeEnum;
}

    serialVersionUID用于版本控制，会被写入二进制序列，反序列化如果发现和当前类不一致则会抛出InvalidClassException异常。一般不使用JDK自带序列化，1 不支持跨语言调用 2 性能差，序列化之后字节数组体积过大

  • Kryo 由于变长存储特性并使用了字节码生成机制，拥有较高的运行速度和较小字节码体积，代码：

    /**
 * Kryo serialization class, Kryo serialization efficiency is very high, but only compatible with Java language
 *
 * @author shuang.kou
 * @createTime 2020年05月13日 19:29:00
 */
@Slf4j
public class KryoSerializer implements Serializer {

    /**
     * Because Kryo is not thread safe. So, use ThreadLocal to store Kryo objects
     */
    private final ThreadLocal<Kryo> kryoThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> {
        Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.register(RpcResponse.class);
        kryo.register(RpcRequest.class);
        return kryo;
    });

    @Override
    public byte[] serialize(Object obj) {
        try (ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
             Output output = new Output(byteArrayOutputStream)) {
            Kryo kryo = kryoThreadLocal.get();
            // Object->byte:将对象序列化为byte数组
            kryo.writeObject(output, obj);
            kryoThreadLocal.remove();
            return output.toBytes();
        } catch (Exception e) {
            throw new SerializeException("Serialization failed");
        }
    }

    @Override
    public <T> T deserialize(byte[] bytes, Class<T> clazz) {
        try (ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
             Input input = new Input(byteArrayInputStream)) {
            Kryo kryo = kryoThreadLocal.get();
            // byte->Object:从byte数组中反序列化出对象
            Object o = kryo.readObject(input, clazz);
            kryoThreadLocal.remove();
            return clazz.cast(o);
        } catch (Exception e) {
            throw new SerializeException("Deserialization failed");
        }
    }

}

  • Protobuf 出自google

  • ProtoStuff，更为易用

  • hessian，轻量级的自定义描述的二进制RPC协议，跨语言，hessian2，为阿里修改过的hessian lite，是dubbo RPC默认启用的序列化方式

  • 总结

    • 如果不需要跨语言可以考虑Kryo
    • Protobuf，ProtoStuff，hessian支持跨语言