通过实例深入了解java序列化
正文
将 java 对象序列化为二进制文件的 java 序列化技术是 java 系列技术中一个较为重要的技术点,在大部分情况下,开发人员只需要了解被序列化的类需要实现 serializable 接口,使用 objectinputstream 和 objectoutputstream 进行对象的读写。然而在有些情况下,光知道这些还远远不够,文章列举了笔者遇到的一些真实情境,它们与 java 序列化相关,通过分析情境出现的原因,使读者轻松牢记 java 序列化中的一些高级认识。
序列化 id 问题
情境:两个客户端 a 和 b 试图通过网络传递对象数据,a 端将对象 c 序列化为二进制数据再传给 b,b 反序列化得到 c。
问题:c 对象的全类路径假设为 com.inout.test,在 a 和 b 端都有这么一个类文件,功能代码完全一致。也都实现了 serializable 接口,但是反序列化时总是提示不成功。
解决: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,一个非常重要的一点是两个类的序列化 id 是否一致(就是 private static final long serialversionuid = 1l)。清单 1 中,虽然两个类的功能代码完全一致,但是序列化 id 不同,他们无法相互序列化和反序列化。
清单 1. 相同功能代码不同序列化 id 的类对比
package com.inout; import java.io.serializable; public class a implements serializable { private static final long serialversionuid = 1l; private string name; public string getname() { return name; } public void setname(string name) { this.name = name; } } package com.inout; import java.io.serializable; public class a implements serializable { private static final long serialversionuid = 2l; private string name; public string getname() { return name; } public void setname(string name) { this.name = name; } }
序列化 id 在 eclipse 下提供了两种生成策略,一个是固定的 1l,一个是随机生成一个不重复的 long 类型数据(实际上是使用 jdk 工具生成),在这里有一个建议,如果没有特殊需求,就是用默认的 1l 就可以,这样可以确保代码一致时反序列化成功。那么随机生成的序列化 id 有什么作用呢,有些时候,通过改变序列化 id 可以用来限制某些用户的使用。
静态变量序列化
清单 2. 静态变量序列化问题代码
public class test implements serializable { private static final long serialversionuid = 1l; public static int staticvar = 5; public static void main(string[] args) { try { //初始时staticvar为5 objectoutputstream out = new objectoutputstream( new fileoutputstream("result.obj")); out.writeobject(new test()); out.close(); //序列化后修改为10 test.staticvar = 10; objectinputstream oin = new objectinputstream(new fileinputstream( "result.obj")); test t = (test) oin.readobject(); oin.close(); //再读取,通过t.staticvar打印新的值 system.out.println(t.staticvar); } catch (filenotfoundexception e) { e.printstacktrace(); } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } catch (classnotfoundexception e) { e.printstacktrace(); } } }
清单 2 中的 main 方法,将对象序列化后,修改静态变量的数值,再将序列化对象读取出来,然后通过读取出来的对象获得静态变量的数值并打印出来。依照清单 2,这个 system.out.println(t.staticvar) 语句输出的是 10 还是 5 呢?
最后的输出是 10,对于无法理解的读者认为,打印的 staticvar 是从读取的对象里获得的,应该是保存时的状态才对。之所以打印 10 的原因在于序列化时,并不保存静态变量,这其实比较容易理解,序列化保存的是对象的状态,静态变量属于类的状态,因此 序列化并不保存静态变量。
对敏感字段加密
情境:服务器端给客户端发送序列化对象数据,对象中有一些数据是敏感的,比如密码字符串等,希望对该密码字段在序列化时,进行加密,而客户端如果拥有解密的密钥,只有在客户端进行反序列化时,才可以对密码进行读取,这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。
解决:在序列化过程中,虚拟机会试图调用对象类里的 writeobject 和 readobject 方法,进行用户自定义的序列化和反序列化,如果没有这样的方法,则默认调用是 objectoutputstream 的 defaultwriteobject 方法以及 objectinputstream 的 defaultreadobject 方法。用户自定义的 writeobject 和 readobject 方法可以允许用户控制序列化的过程,比如可以在序列化的过程中动态改变序列化的数值。基于这个原理,可以在实际应用中得到使用,用于敏感字段的加密工作,清单 3 展示了这个过程。
清单 3. 静态变量序列化问题代码
private static final long serialversionuid = 1l; private string password = "pass"; public string getpassword() { return password; } public void setpassword(string password) { this.password = password; } private void writeobject(objectoutputstream out) { try { putfield putfields = out.putfields(); system.out.println("原密码:" + password); password = "encryption";//模拟加密 putfields.put("password", password); system.out.println("加密后的密码" + password); out.writefields(); } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } private void readobject(objectinputstream in) { try { getfield readfields = in.readfields(); object object = readfields.get("password", ""); system.out.println("要解密的字符串:" + object.tostring()); password = "pass";//模拟解密,需要获得本地的密钥 } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } catch (classnotfoundexception e) { e.printstacktrace(); } } public static void main(string[] args) { try { objectoutputstream out = new objectoutputstream( new fileoutputstream("result.obj")); out.writeobject(new test()); out.close(); objectinputstream oin = new objectinputstream(new fileinputstream( "result.obj")); test t = (test) oin.readobject(); system.out.println("解密后的字符串:" + t.getpassword()); oin.close(); } catch (filenotfoundexception e) { e.printstacktrace(); } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } catch (classnotfoundexception e) { e.printstacktrace(); } }
在清单 3 的 writeobject 方法中,对密码进行了加密,在 readobject 中则对 password 进行解密,只有拥有密钥的客户端,才可以正确的解析出密码,确保了数据的安全。执行控制台输出如图所示。
特性使用案例
rmi 技术是完全基于 java 序列化技术的,服务器端接口调用所需要的参数对象来至于客户端,它们通过网络相互传输。这就涉及 rmi 的安全传输的问题。一些敏感的字段,如用户名密码(用户登录时需要对密码进行传输),我们希望对其进行加密,这时,就可以采用本节介绍的方法在客户端对密码进行加密,服务器端进行解密,确保数据传输的安全性。
序列化存储规则
清单 4. 存储规则问题代码
objectoutputstream out = new objectoutputstream( new fileoutputstream("result.obj")); test test = new test(); //试图将对象两次写入文件 out.writeobject(test); out.flush(); system.out.println(new file("result.obj").length()); out.writeobject(test); out.close(); system.out.println(new file("result.obj").length()); objectinputstream oin = new objectinputstream(new fileinputstream( "result.obj")); //从文件依次读出两个文件 test t1 = (test) oin.readobject(); test t2 = (test) oin.readobject(); oin.close(); //判断两个引用是否指向同一个对象 system.out.println(t1 == t2);
清单 3 中对同一对象两次写入文件,打印出写入一次对象后的存储大小和写入两次后的存储大小,然后从文件中反序列化出两个对象,比较这两个对象是否为同一对象。一般的思维是,两次写入对象,文件大小会变为两倍的大小,反序列化时,由于从文件读取,生成了两个对象,判断相等时应该是输入 false 才对,但是最后结果输出如图所示。
31 36 true
我们看到,第二次写入对象时文件只增加了5 字节,并且两个对象是相等的,这是为什么呢?
解答:java 序列化机制为了节省磁盘空间,具有特定的存储规则,当写入文件的为同一对象时,并不会再将对象的内容进行存储,而只是再次存储一份引用,上面增加的 5 字节的存储空间就是新增引用和一些控制信息的空间。反序列化时,恢复引用关系,使得清单 3 中的 t1 和 t2 指向唯一的对象,二者相等,输出 true。该存储规则极大的节省了存储空间。
特性案例分析
清单 5. 案例代码
objectoutputstream out = new objectoutputstream(new fileoutputstream("result.obj")); test test = new test(); test.i = 1; out.writeobject(test); out.flush(); test.i = 2; out.writeobject(test); out.close(); objectinputstream oin = new objectinputstream(new fileinputstream( "result.obj")); test t1 = (test) oin.readobject(); test t2 = (test) oin.readobject(); system.out.println(t1.i); system.out.println(t2.i);
本案例的目的是希望将 test 对象两次保存到 result.obj 文件中,写入一次以后修改对象属性值再次保存第二次,然后从 result.obj 中再依次读出两个对象,输出这两个对象的 i 属性值。案例代码的目的原本是希望一次性传输对象修改前后的状态。
结果两个输出的都是 1, 原因就是第一次写入对象以后,第二次再试图写的时候,虚拟机根据引用关系知道已经有一个相同对象已经写入文件,因此只保存第二次写的引用,所以读取时,都是第一次保存的对象。读者在使用一个文件多次 writeobject 需要特别注意这个问题。
小结
本文通过几个具体的情景,介绍了 java 序列化的一些高级知识,虽说高级,并不是说读者们都不了解,希望用笔者介绍的情景让读者加深印象,能够更加合理的利用 java 序列化技术,在未来开发之路上遇到序列化问题时,可以及时的解决。由于本人知识水平有限,文章中倘若有错误的地方,欢迎联系我批评指正。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。