Serializbale.md

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title: Java Serializable 接口：明明就一个空的接口嘛
shortTitle: 序列接口Serializable
category:
  - Java核心
tag:
  - Java IO
description: 本文详细介绍了 Java Serializable 接口的实际作用与意义，阐述了虽然它是一个空接口，但在 Java 对象序列化中具有重要的标记作用。同时，文章还提供了 Serializable 接口的实际应用示例和序列化机制。阅读本文，将帮助您更深入地了解 Serializable 接口在 Java 编程中的关键地位，有效实现对象的序列化与反序列化。
head:
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    - name: keywords
      content: Java,Java SE,Java基础,Java教程,二哥的Java进阶之路,Java进阶之路,Java入门,教程,Serializable,java Serializable,java 序列化
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对于 Java 的序列化，我之前一直停留在最浅层次的认知上——把那个要[序列化](https://javabetter.cn/io/serialize.html)的类实现 `Serializbale` 接口就可以了嘛。

我似乎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](https://javabetter.cn/io/serialize.html)的思想是“解冻”对象状态，重新获得可用的 Java 对象。

序列化有一条规则，就是要序列化的对象必须实现 `Serializbale` 接口，否则就会报 NotSerializableException 异常。

好，来看看 `Serializbale` 接口的定义吧：

```java
public interface Serializable {
}
```

没别的了！

明明就一个空的接口嘛，竟然能够保证实现了它的“类对象”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。

```java
class Wanger {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
```

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。（前面我们学习[序列流](https://javabetter.cn/io/serialize.html)的时候也讲过）

```java
// 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();
}

// 从文件中读出对象
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));){
    Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();
    System.out.println(wanger1);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}
```

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：

```java
// 判断对象是否为字符串类型，如果是，则调用 writeString 方法进行序列化
if (obj instanceof String) {
    writeString((String) obj, unshared);
}
// 判断对象是否为数组类型，如果是，则调用 writeArray 方法进行序列化
else if (cl.isArray()) {
    writeArray(obj, desc, unshared);
}
// 判断对象是否为枚举类型，如果是，则调用 writeEnum 方法进行序列化
else if (obj instanceof Enum) {
    writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);
}
// 判断对象是否为可序列化类型，如果是，则调用 writeOrdinaryObject 方法进行序列化
else if (obj instanceof Serializable) {
    writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
}
// 如果对象不能被序列化，则抛出 NotSerializableException 异常
else {
if (extendedDebugInfo) {
    throw new NotSerializableException(
        cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
} else {
    throw new NotSerializableException(cl.getName());
}
}
```

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。

```java
class Wanger implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;
    
    private String name;
    private int age;
}
```

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()`。

```java
private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc) throws IOException {
    // 获取对象的类，并检查是否可以进行默认的序列化
    Class<?> cl = desc.forClass();
    desc.checkDefaultSerialize();

    // 获取对象的基本类型字段的数量，以及这些字段的值
    int primDataSize = desc.getPrimDataSize();
    desc.getPrimFieldValues(obj, primVals);
    // 将基本类型字段的值写入输出流
    bout.write(primVals, 0, primDataSize, false);

    // 获取对象的非基本类型字段的值
    ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);
    Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];
    int numPrimFields = fields.length - objVals.length;
    desc.getObjFieldValues(obj, objVals);
    // 循环写入对象的非基本类型字段的值
    for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {
        // 调用 writeObject0 方法将对象的非基本类型字段序列化写入输出流
        try {
            writeObject0(objVals[i], fields[numPrimFields + i].isUnshared());
        }
        // 如果在写入过程中出现异常，则将异常包装成 IOException 抛出
        catch (IOException ex) {
            if (abortIOException == null) {
                abortIOException = ex;
            }
        }
    }
}
```

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()`。

```java
private void defaultReadFields(Object obj, ObjectStreamClass desc) throws IOException {
    // 获取对象的类，并检查对象是否属于该类
    Class<?> cl = desc.forClass();
    if (cl != null && obj != null && !cl.isInstance(obj)) {
        throw new ClassCastException();
    }

    // 获取对象的基本类型字段的数量和值
    int primDataSize = desc.getPrimDataSize();
    if (primVals == null || primVals.length < primDataSize) {
        primVals = new byte[primDataSize];
    }
    // 从输入流中读取基本类型字段的值，并存储在 primVals 数组中
    bin.readFully(primVals, 0, primDataSize, false);
    if (obj != null) {
        // 将 primVals 数组中的基本类型字段的值设置到对象的相应字段中
        desc.setPrimFieldValues(obj, primVals);
    }

    // 获取对象的非基本类型字段的数量和值
    int objHandle = passHandle;
    ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false);
    Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()];
    int numPrimFields = fields.length - objVals.length;
    // 循环读取对象的非基本类型字段的值
    for (int i = 0; i < objVals.length; i++) {
        // 调用 readObject0 方法读取对象的非基本类型字段的值
        ObjectStreamField f = fields[numPrimFields + i];
        objVals[i] = readObject0(Object.class, f.isUnshared());
        // 如果该字段是一个引用字段，则将其标记为依赖该对象
        if (f.getField() != null) {
            handles.markDependency(objHandle, passHandle);
        }
    }
    if (obj != null) {
        // 将 objVals 数组中的非基本类型字段的值设置到对象的相应字段中
        desc.setObjFieldValues(obj, objVals);
    }
    passHandle = objHandle;
}
```

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`](https://javabetter.cn/oo/static.html) 和 [`transient`](https://javabetter.cn/io/transient.html) 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。

```java
class Wanger implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;

    private String name;
    private int age;

    public static String pre = "沉默";
    transient String meizi = "王三";

    @Override
    public String toString() {
        return "Wanger{" + "name=" + name + ",age=" + age + ",pre=" + pre + ",meizi=" + meizi + "}";
    }
}
```

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：

```java
// 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();
    }
   
    // 改变 static 字段的值
Wanger.pre ="不沉默";

// 从文件中读出对象
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));){
    Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();
    System.out.println(wanger1);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}
```

输出结果：

```
Wanger{name=王二,age=18,pre=沉默,meizi=王三}
Wanger{name=王二,age=18,pre=不沉默,meizi=null}
```

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：

```java
private static ObjectStreamField[] getDefaultSerialFields(Class<?> cl) {
    // 获取该类中声明的所有字段
    Field[] clFields = cl.getDeclaredFields();
    ArrayList<ObjectStreamField> list = new ArrayList<>();
    int mask = Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT;

    // 遍历所有字段，将非 static 和 transient 的字段添加到 list 中
    for (int i = 0; i < clFields.length; i++) {
        Field field = clFields[i];
        int mods = field.getModifiers();
        if ((mods & mask) == 0) {
            // 根据字段名、字段类型和字段是否可序列化创建一个 ObjectStreamField 对象
            ObjectStreamField osf = new ObjectStreamField(field.getName(), field.getType(), !Serializable.class.isAssignableFrom(cl));
            list.add(osf);
        }
    }

    int size = list.size();
    // 如果 list 为空，则返回一个空的 ObjectStreamField 数组，否则将 list 转换为 ObjectStreamField 数组并返回
    return (size == 0) ? NO_FIELDS :
        list.toArray(new ObjectStreamField[size]);
}
```

看到 `Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT` 了吧，这两个修饰符标记的字段就没有被放入到序列化的字段中，明白了吧？

### 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`。

```java
class Wanger implements Externalizable {
	private String name;
	private int age;

	public Wanger() {

	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	
	@Override
	public String toString() {
		return "Wanger{" + "name=" + name + ",age=" + age + "}";
	}

	@Override
	public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {

	}

	@Override
	public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {

	}

}
```

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：

```
java.io.InvalidClassException: com.cmower.java_demo.xuliehua1.Wanger; no valid constructor
	at java.io.ObjectStreamClass$ExceptionInfo.newInvalidClassException(ObjectStreamClass.java:150)
	at java.io.ObjectStreamClass.checkDeserialize(ObjectStreamClass.java:790)
	at java.io.ObjectInputStream.readOrdinaryObject(ObjectInputStream.java:1782)
	at java.io.ObjectInputStream.readObject0(ObjectInputStream.java:1353)
	at java.io.ObjectInputStream.readObject(ObjectInputStream.java:373)
	at com.cmower.java_demo.xuliehua1.Test.main(Test.java:27)
```

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。

```java
// 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();
}

// 从文件中读出对象
try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("chenmo")));) {
	Wanger wanger1 = (Wanger) ois.readObject();
	System.out.println(wanger1);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
	e.printStackTrace();
}
// Wanger{name=王二,age=18}
// Wanger{name=null,age=0}
```

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？

```java
@Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
	out.writeObject(name);
	out.writeInt(age);
}

@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
	name = (String) in.readObject();
	age = in.readInt();
}
```

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}

总结一下：

Externalizable 和 Serializable 都是用于实现 Java 对象的序列化和反序列化的接口，但是它们有以下区别：

①、Serializable 是 Java 标准库提供的接口，而 Externalizable 是 Serializable 的子接口；

![](https://cdn.paicoding.com/stutymore/Serializbale-20230323161831.png)


②、Serializable 接口不需要实现任何方法，只需要将需要序列化的类标记为 Serializable 即可，而 Externalizable 接口需要实现 writeExternal 和 readExternal 两个方法；

③、Externalizable 接口提供了更高的序列化控制能力，可以在序列化和反序列化过程中对对象进行自定义的处理，如对一些敏感信息进行加密和解密。

### 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：

![](https://cdn.paicoding.com/tobebetterjavaer/images/io/Serializbale-7a9a05f6-a65c-46b0-b4d7-8b619297f351.jpg)

1）添加一个默认版本的序列化 ID：

```java
private static final long serialVersionUID = 1L。
```

2）添加一个随机生成的不重复的序列化 ID。

```java
private static final long serialVersionUID = -2095916884810199532L;
```

3）添加 `@SuppressWarnings` 注解。

```java
@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。

```java
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。

```java
// 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。

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

好了，准备反序列化吧。

```java
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？

```java
@SuppressWarnings("serial")
class Wanger 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。

```java
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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