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| 探讨对象次第读写（Serialization） |
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nepalon 原创 更新：2003-11-17 10:03:37 版本: 1.0
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一． 对象次第读写
1. 实现对象的serialize操作
1.1. Serializable接口
只要让一个类实现出Serializable接口，就可对它的对象进行serialize操作了。Serializable接口仅仅是一个标志性接口，不具有任何的函数。也就是说，只要一个类实现了Serializable（在类名后加“implements Serializable”），那么那个类就可以进行Serialize操作了。
1.2. 对象所包含的对象的Serialization
1) Java库中的对象，如String，都实现了Serializable接口，所以它们都可进行serialization操作。
2) 对一个对象进行Serialize操作时，不仅会把对象在内存中的数据保存下来，还会把对象中所包含的可serialize成员对象也保存下来。如果对象中包含了没有实现Serializable接口的成员对象，那将在尝试对对象进行Serialize操作时，将发生错误。
3) 对一个Serializable对象进行次第读取时，并不会调用任何构造函数（包括default构造函数）。这是因为对象中的所有数据都是通过InputStream读取的数据来恢复的，所有不用通过构造函数来进行初始化。
import java.io.*;
class Data implements Serializable{//（1）
private int i;
Data(int x) { i = x; }
public String toString(){
return Integer.toString(i);
}
}
class Worm implements Serializable{
private static int r(){
return (int)(Math.random() * 10);
}
//（2）
private Data[] d = {
new Data(r()), new Data(r()), new Data(r())
};
private Worm next;
private char c;
Worm(int i, char x){
System.out.println(" Worm constructor: " + i);
c = x;
if(--i > 0)
next = new Worm(i, (char)(x + 1)); //（3）
}
Worm(){
System.out.println(" Default constructor " );
}
public String toString(){
String s = ":" + c + "(";
for(int i=0; i<d.length; i++)
s += d[i].toString();
s += ")";
if(next!=null)
s += next.toString();
return s;
}
}
public class TestSerialization {
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
Worm w = new Worm(6, 'a');
System.out.println("w = " + w);
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("F:\\nepalon\\Worm.out"));
out.writeObject("Worm storage");
out.writeObject(w); //（5）
out.close();
ObjectInputStream in =
new ObjectInputStream(
new FileInputStream("F:\\nepalon\\Worm.out"));
String s = (String)in.readObject(); //（4）
Worm w2 = (Worm)in.readObject(); //（6）
System.out.println(s + " , w2 = " + w2);
ByteArrayOutputStream bout =
new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream out2 = new ObjectOutputStream(bout);
out2.writeObject("Worm storage");
out2.writeObject(w);
out2.flush();
ObjectInputStream in2 =
new ObjectInputStream(
new ByteArrayInputStream(
bout.toByteArray()));
s = (String)in2.readObject();
Worm w3 = (Worm)in2.readObject();
System.out.println(s + " , w3 = " + w3);
}
}
运行结果为：
Worm constructor: 6
Worm constructor: 5
Worm constructor: 4
Worm constructor: 3
Worm constructor: 2
Worm constructor: 1
w = :a(993):b(769):c(379):d(532):e(151):f(481)
Worm storage , w2 = :a(993):b(769):c(379):d(532):e(151):f(481)
Worm storage , w3 = :a(993):b(769):c(379):d(532):e(151):f(481)
代码（2）合成了一个Date数组；代码（3）用类似递归的方法生成了一 个Worm对象链。由结果可见Worm对象的成员Data数组及由Worm对象所产生的Worm对象链都能被很好的保存了下来。代码（4）则证明了Java库的类型都实现了Serializable接口的。
如果去掉（1）处代码，不让class Data实现Serializable接口，那么当调用writeObject()（如代码（5））来保存对象时，将产生NotSerializableException异常，因为在保存Worm对象时会去保存它的所有成员对象，但Data是不能Serialize的，所以会产生异常。
4) 进行次第读取时，在执行读取操作的class中一定要能找到相应的class文件。
在上面的代码中，如果class TestSerialization和class Worm分别处于两个不同的文件中，那么在代码（6）中执行了次第读取操作来还原一个对象时，就要确保在TestSerialization所在的文件中能找到Worm所在的文件，否则会产生ClassNotFoundException异常。
1.3. 关键字transient
当一个成员被声明为transient时，在对象被保存的时候，该成员将不被保存。
class Blip3 implements Serializable{
int i;
String s1;
transient String s2;
public Blip3(String x, int a){
System.out.println("Blip3(String x, int a)");
//在non-default构造函数中初始化i、s1和s2
i = a;
s1 = x;
s2 = x;
}
public String toString(){
String s22 = (s2==null)?"s2 is null":s2;
return "s1 = " + s1 + " , s2 = " + s22 + ", i = " + i;
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
System.out.println("Constructor Object: ");
Blip3 b3 = new Blip3("A String", 47);
System.out.println(b3);
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("F:\\nepalon\\test\\Blip3.out"));
out.writeObject(b3);
out.close();
ObjectInputStream in =
new ObjectInputStream(
new FileInputStream("F:\\nepalon\\test\\Blip3.out"));
System.out.println("Recovering Object: ");
b3 = (Blip3)in.readObject();
System.out.println(b3);
}
}
运行结果为：
Constructor Object:
Blip3(String x, int a)
s1 = A String , s2 = A String, i = 47
Recovering Object:
s1 = A String , s2 = s2 is null, i = 47
由于s2被声明为transient，所以它将不被保存。
2. 通过Externalizable接口来实现次第读写
通过实现了Externalizable接口来产生Serialize功能，我们将取得更大的控制权。
2.1. 通过实现了Externalizable接口来产生Serialize功能
1) 在保存对象时不会保存任何成员对象。但我们可以手工保存成员对象（下面将讲到）。
2) Default构造函数必须为public。因为在次第读取对象时，会调用default构造函数。因为对象中的成员对象不一定会被保存，所以要通过构造函数来进行初始化。
3) Extrenalizable接口有writeExternal(ObjectOutput)和readExternal(ObjectInput)两个函数。在对实现了Externalizable接口的类进行次第读写时，会调用这两个函数。但是在恢复对象时，是先调用default构造函数再调用readExternal()函数的。
import java.io.*;
class Blip1 implements Externalizable{
public Blip1(){ //（1）
System.out.println("Blip1 Constructor");
}
public void writeExternal(ObjectOutput out)
throws IOException{
System.out.println("Blip1.writeExternal");
}
public void readExternal(ObjectInput in)
throws IOException{
System.out.println("Blip1.readexternal");
}
}
class Blip2 implements Externalizable{
Blip2(){ //（2）
System.out.println("Blip2 Constructor");
}
public void writeExternal(ObjectOutput out)
throws IOException{
System.out.println("Blip2.writeExternal");
}
public void readExternal(ObjectInput in)
throws IOException{
System.out.println("Blip2.readexternal");
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
System.out.println("Constructor Object: ");
Blip1 b1 = new Blip1();
Blip2 b2 = new Blip2();
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("F:\\nepalon\\Blips.out"));
System.out.println("Saveing Object: ");
out.writeObject(b1);
out.writeObject(b2);
out.close();
ObjectInputStream in =
new ObjectInputStream(
new FileInputStream("F:\\nepalon\\Blips.out"));
System.out.println("Recovering Object: ");
b1 = (Blip1)in.readObject();
//b2 = (Blip2)in.readObject(); （3）
}
}
运行结果为：
Constructor Object:
Blip1 Constructor
Blip2 Constructor
Saveing Object:
Blip1.writeExternal
Blip2.writeExternal
Recovering Object:
Blip1 Constructor
Blip1.readexternal
在上面的代码中，class Blip1的default构造函数为public（代码（1）），所以可以完成次第读写的操作。但是class Blip2的default构造函数不为public（代码（2）），所以在进行次第读取（代码（3））操作时，会产生InvalidClassException的异常。
从运行结果可看出，在恢复对象时会调用对象的defqult构造函数。
2.2. Externalizable接口和Serializable接口的区别
1) 通过实现Serializable接口的方法，在保存对象时会把对象中所包含的成员对象也保存下来；而通过实现Externalizable接口的方法，在保存对象时不会保存任何成员对象。
2) 通过实现Serializable接口的方法，在恢复对象时不会调用任何构造函数（包括default构造函数）；而通过实现Externalizable接口的方法，在恢复对象时会调用default构造函数。然后再调用readExternal()函数。
2.3. 利用writeExternal()和readExternal()函数来控制成员对象
由于通过实现Externalizable接口的方法，在保存对象时不会保存任何成员对象，但如果要在保存对象的时候要保存对象的成员对象时，我们可以通过这两个函数来实现。
class Blip3 implements Externalizable{
int i;
String s1;
String s2;
public Blip3(){
System.out.println("Blip3 Constructor");
//在default构造函数中只对s2进行初始化
s2 = "default String"; //（1）
}
public Blip3(String x, int a){
System.out.println("Blip1(String x, int a)");
//在non-default构造函数中初始化i、s1和s2
i = a;
s1 = x;
s2 = x;
}
public String toString(){
return "s1 = " + s1 + " , s2 = " + s2 + ", i = " + i;
}
public void writeExternal(ObjectOutput out)
throws IOException{
System.out.println("Blip3.writeExternal");
out.writeObject(s1);
out.writeInt(i);
}
public void readExternal(ObjectInput in)
throws IOException, ClassNotFoundException{
System.out.println("Blip2.readExternal");
s1 = (String)in.readObject();
i = in.readInt();
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
System.out.println("Constructor Object: ");
Blip3 b3 = new Blip3("A String", 47);
System.out.println(b3);
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(
new FileOutputStream("F:\\nepalon\\test\\Blip3.out"));
System.out.println("Saveing Object: ");
out.writeObject(b3);
out.close();
ObjectInputStream in =
new ObjectInputStream(
new FileInputStream("F:\\nepalon\\test\\Blip3.out"));
System.out.println("Recovering Object: ");
b3 = (Blip3)in.readObject();
System.out.println(b3);
}
}
运行结果为：
Constructor Object:
Blip3(String x, int a)
s1 = A String , s2 = A String, i = 47
Saveing Object:
Blip3.writeExternal
Recovering Object:
Blip3 Constructor
Blip2.readExternal
s1 = A String , s2 = default String, i = 47 //（2）
在上面代码中，在writeExternal()函数中保存了i和s1，在readExternal()函数中恢复了i和s2；而在default构造函数中我们只初始化了s2（代码（1））。从结果（2）处可证明，s2在对象被恢复时在default构造函数中被初始化；而s1和i由于在保存对象时也被保存了，所以能恢复到原来的值。
3. 扩增Serializable接口以实现Externalizable接口的功能
虽然Serializable接口只是个标志封闭器，不具有任何函数，但我们可在实现了该接口的类中扩增writeObject()和readObject()函数，这是Java中最怪异的地方。
3.1. 实现扩增的语法
这两函数的定义为：
private void writeObject(ObjectOutputStream stream)
throws IOException{;
private void readObject(ObjectInputStream stream)
throws IOException, ClassNotFoundException;
3.2. Java的怪异之处
1) 在下面的代码中我们可以看到，Blip3只实现了Serializable接口，而该接口只是个标志接口，所以这两个函数并不是接口的一部分。
2) 这两个函数被声明为private，按理只能在它们所在的类中被调用，但事实却是它们能被ObjectOutputStream和ObjectInputStream对象的writeObject()和readObject()函数调用。
3.3. readObject()和writeObject()函数的使用及其工作过程
3.3.1 工作过程
当调用ObjectOutputStream.writeObject(Object)时，传入的Serializable对象会被检查是否实现自己的writeObject(ObjectOutputStream)。如果有，就会执行扩增的writeObject(ObjectOutputStream)函数。当调用ObjectInputStream.readObject()时的工作过程也一样。
3.3.2 在扩增的writeObject(ObjectOutputStream)中我们可以通过调用defaultWriteobject()函数来执行缺省的writeObject()；在扩增的readObject(ObjectInputStream)函数中，我们可以通过调用defaultReadObject()函数来执行缺省的readObject()。在相应的缺省函数中都只对non-transient成员对象进行操作。
import java.io.*;
class Blip3 implements Serializable{
String s1;
transient String s2;
public Blip3(String a, String b){
s1 = "Not Transient: " + a;
s2 = "Transient: " + b;
}
public String toString(){
return "s1 = " + s1 + "\ns2 = " + s2 ;
}
//函数（1）
private void writeObject(ObjectOutputStream stream)
throws IOException{
stream.defaultWriteObject();
stream.writeObject(s2);
}
//函数（2）
private void readObject(ObjectInputStream stream)
throws IOException, ClassNotFoundException{
stream.defaultReadObject();
s2 = (String)stream.readObject();
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
Blip3 b3 = new Blip3("Test1", "Test2");
System.out.println("Before:\n" + b3);
ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream out =
new ObjectOutputStream(bout);
out.writeObject(b3);
out.close();
ObjectInputStream in =
new ObjectInputStream(
new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray()));
System.out.println("Recovering Object: ");
b3 = (Blip3)in.readObject();
System.out.println("After:\n" + b3);
}
}
运行结果为：
Before:
s1 = Not Transient: Test1
s2 = Transient: Test2
Recovering Object:
After:
s1 = Not Transient: Test1
s2 = Transient: Test2
在代码的函数（1）中，先保存non-transient成员对象，再保存transient成员对象。在函数（2）中，先恢复non-transient成员对象，再恢复transient成员对象。保存的顺序和恢复的顺序必须相同，否则数据会出错。
4. 关于Serialize的扩充话题
4.1 当多个对象被保存到同一个Stream时，如果这些对象的成员对象中有指向相同的第三对象的reference，那么在恢复时也将指向同一个对象。但不相同的两个Stream中的对象的则不同。
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
class House implements Serializable {}
class Animal implements Serializable{
String name;
House house;
Animal(String nm, House h){
name = nm;
house = h;
}
public String toString(){
return name + "[" + super.toString() +
"], " + house + "\n";
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
House house = new House();
ArrayList animals = new ArrayList();
animals.add(new Animal("dog", house));
animals.add(new Animal("hamster", house));
animals.add(new Animal("cat", house));
System.out.println("animals: " + animals);
//在同一个Stream（Stream1）中保存两次
ByteArrayOutputStream buf1 = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream o1 = new ObjectOutputStream(buf1);
o1.writeObject(animals);
o1.writeObject(animals);
//在另一个Stream（Stream2）中保存
ByteArrayOutputStream buf2 = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream o2 = new ObjectOutputStream(buf2);
o2.writeObject(animals);
//恢复Stream1中的两个对象
ObjectInputStream in1 =
new ObjectInputStream(
new ByteArrayInputStream(
buf1.toByteArray()));
ArrayList animal1 = (ArrayList)in1.readObject();
ArrayList animal2 = (ArrayList)in1.readObject();
//恢复Stream2中的对象
ObjectInputStream in2 =
new ObjectInputStream(
new ByteArrayInputStream(
buf2.toByteArray()));
ArrayList animal3 = (ArrayList)in2.readObject();
System.out.println("animal1: " + animal1);
System.out.println("animal2: " + animal2);
System.out.println("animal3: " + animal3);
}
}
运行结果为：
animals: [dog[Animal@1], House@2
, hamster[Animal@3], House@2
, cat[Animal@4], House@2
]
animal1: [dog[Animal@14], House@15
, hamster[Animal@16], House@15
, cat[Animal@17], House@15
]
animal2: [dog[Animal@14], House@15
, hamster[Animal@16], House@15
, cat[Animal@17], House@15
]
animal3: [dog[Animal@18], House@19
, hamster[Animal@1a], House@19
, cat[Animal@1b], House@19
]
当在同一个Stream中两次保存animals对象时，它们被恢复后是完全一样的，所以结果中animals1和animals2的对象的地址是一样的。但当把animals保存到另一个Stream中时，当它被恢复后可看到与前两个是不一样的。由结果可知animals1与animals2的信息一样，但这两个对象的信息与animals3的不一样。
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评论人：nepalon
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发表时间: Mon Nov 17 17:56:04 CST 2003
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4.2 关于静态成员数据的保存
在《Java编程思想第2版》中说到对象中的静态成员数据在对象被保存时不会被保存，必须手工编写保存静态成员数据的代码。但我在测试中并没发现这样的问题，我想可能是Java新的JDK已经改了这个问题了。
class Animal implements Serializable{
String s1 = "default String";
static String s2 = "default static String";
Animal(String s11, String s22 ){
s1 = s11;
s2 = s22;
}
public String toString(){
return "s1 = " + s1 + " , s2 = " + s2 + "\n";
}
}
public class TestSerialization{
public static void main(String[] args)
throws ClassNotFoundException, IOException{
House house = new House();
ArrayList animals = new ArrayList();
animals.add(new Animal("dog", "hello dog"));
animals.add(new Animal("hamster", "hello hamster"));
animals.add(new Animal("cat", "hello cat"));
System.out.println("Saving animals:" );
System.out.println(animals);
ByteArrayOutputStream buf1 = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream o1 = new ObjectOutputStream(buf1);
o1.writeObject(animals);
ObjectInputStream in1 =
new ObjectInputStream(
new ByteArrayInputStream(
buf1.toByteArray()));
ArrayList animal1 = (ArrayList)in1.readObject();
System.out.println("Covering animals: ");
System.out.println(animal1);
}
}
运行结果为：
Saving animals:
[s1 = dog , s2 = hello cat
, s1 = hamster , s2 = hello cat
, s1 = cat , s2 = hello cat
]
Covering animals:
[s1 = dog , s2 = hello cat
, s1 = hamster , s2 = hello cat
, s1 = cat , s2 = hello cat
]
由于我们最后生成的是new Animal("cat", "hello cat")，所以静态成员数据s2的值就为hello cat。由结果可见，所有数据成员都能在对象被保存时被保存下来。
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评论人：mosa
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发表时间: Wed Nov 19 01:46:26 CST 2003
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你的例子发生在同一个JVM进程的同一个class loader，所以读和写都是在同一个class上发生，其实读的是memory中同一个位置。即使读写在不同JVM进程中进行读写，你的例子仍然会造成static状态被serialize的假象，因为当class initializer被执行时仍然会初始化那个static field成指定的string。应该稍微修改一下例子，在class initializer之外对static状态进行修改，然后serialize/deserialize。
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评论人：huhw
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发表时间: Thu Jan 01 06:02:39 CST 2004
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强烈要求取消楼主的参评资格！！！否则，其它优秀作者还有什么积极性，如此下去，JR被一些无耻小人的东拼西凑的文章充斥，我们也就没有有价值的文章可读了。像这样的文章竟然还都被投10甚至20多张赞成票，可以算是JR中超级5星级文章了，但大家的评论好像没有这么多人叫好啊？仔细看了他的其它文章，说一点价值也没有是有点偏激，因为垃圾也不能说是毫无价值的。连糊涂人也明白是怎么回事，nepalon（拿破轮？）做事要对得起自己的良心啊！你可以争取自己的利益，但是请不要以损伤大家的利益为代价！
建议你就自裁了吧，呵呵，免得在大家的一片叫骂声中丢尽脸面。不就是想领奖吗？我不在乎JR把奖品发给谁（声明：我是近期才发现JR的，没有发表过任何文章，但在JR读了很多好文章！没有靠攻击你来提高自己名次的目的。再说，这样有意义吗？），但是如果因此打击了优秀作者的写作积极性，那就损伤了大家的利益！难道JR的净土就要被你这样的人玷污了吗？
强烈要求取消楼主的参评资格！！！
强烈要求取消楼主的参评资格！！！
强烈要求取消楼主的参评资格！！！
强烈要求取消楼主的参评资格！！！
强烈要求取消楼主的参评资格！！！
----------- 写于2004年新年凌晨-----------
（同意者请多多转贴！）
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