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[转载]探讨对象次第读写(Serialization)

原创 Linux操作系统 作者:dinner1007 时间:2019-04-25 19:30:05 0 删除 编辑
探讨对象次第读写(Serialization)
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 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 + " s2 = " + 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: " + 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: " + 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 + " ";
}
}
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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