Главная страница>Учебник по сетевому программированию>Учебник по Java

Углубленный анализ механизма и принципов сериализации Java

Автор：Eve Cole Время обновления：2024-11-24 10:48:02

Анализ алгоритма сериализации Java

Сериализация — это процесс описания объекта как серии байтов, десериализация — это процесс преобразования этих байтов в объект; API сериализации Java предоставляет стандартный механизм обработки сериализации объектов. Здесь вы можете узнать, как сериализовать объект, когда сериализация требуется, и алгоритм сериализации Java. Мы используем пример, чтобы продемонстрировать, как байты после сериализации описывают информацию об объекте.
Необходимость сериализации

В Java все является объектом. В распределенной среде часто необходимо передавать объекты из одной сети или устройства в другую. Для этого требуется протокол, который может передавать данные на обоих концах. Для решения этой проблемы был создан механизм сериализации Java.
Как сериализовать объект

Предварительным условием для сериализуемости объекта является реализация интерфейса Serializable. Интерфейс Serializable не имеет методов и больше похож на маркер. Классы с этим тегом могут обрабатываться механизмом сериализации.

Скопируйте код кода следующим образом:

импортировать java.io.Serializable;
класс TestSerial реализует Serializable {
общедоступная версия байта = 100;
количество общедоступных байтов = 0;
}

Затем мы пишем программу для сериализации объекта и вывода его. ObjectOutputStream может выводить объект в поток байтов. Мы временно сохраняем поток байтов в файле temp.out.
Скопируйте код кода следующим образом:

public static void main(String args[]) выдает IOException {
FileOutputStream fos = новый FileOutputStream("temp.out");
ObjectOutputStream oos = новый ObjectOutputStream (fos);
TestSerial ts = новый TestSerial();
оос.writeObject(тс);
оос.флеш();
оос.закрыть();
}

Если вы хотите прочитать байты из постоянного файла для восстановления объекта, мы можем использовать ObjectInputStream.
Скопируйте код кода следующим образом:

public static void main(String args[]) выдает IOException {
FileInputStream fis = новый FileInputStream("temp.out");
ObjectInputStream oin = новый ObjectInputStream (фис);
TestSerial ts = (TestSerial) oin.readObject();
System.out.println("version="+ts.version);
}

Результат выполнения

100.
Формат сериализации объекта

Как выглядит объект после сериализации? Откройте файл temp.out, который мы только что сериализовали и вывели объект, и отобразите его в шестнадцатеричном формате. Содержание должно быть следующим:

Скопируйте код кода следующим образом:

AC ED 00 05 73 72 00 0A 53 65 72 69 61 6C 54 65

73 74 A0 0C 34 00 FE B1 DD F9 02 00 02 42 00 05

63 6Ф 75 6Е 74 42 00 07 76 65 72 73 69 6Ф 6Е 78

70 00 64


Эта связка байтов используется для описания объекта TestSerial после сериализации. Мы заметили, что в классе TestSerial всего два поля:

общедоступная версия байта = 100;

количество общедоступных байтов = 0;

Оба имеют байтовый тип. Теоретически для хранения этих двух полей необходимо всего 2 байта, но на самом деле temp.out занимает 51 байт, а это значит, что помимо данных в него входят и другие описания сериализуемого объекта.
Алгоритм сериализации Java

Алгоритм сериализации обычно выполняет следующие шаги:

◆Вывод метаданных класса, связанных с экземплярами объектов.

◆Рекурсивно выводить описание суперкласса класса до тех пор, пока суперклассов не останется.

◆После завершения метаданных класса фактические значения данных экземпляра объекта выводятся, начиная с суперкласса верхнего уровня.

◆Рекурсивный вывод данных экземпляра сверху вниз.

Проиллюстрируем еще одним примером, более полно охватывающим все возможные ситуации:

Скопируйте код кода следующим образом:

родительский класс реализует Serializable {
ИНТ родительская версия = 10;
}

класс содержит реализацию Serializable{
INT содержитВерсия = 11;
}

публичный класс SerialTest расширяет родительские реализации Serializable {
int версия = 66;
содержать con = новый содержащий();
общественный int getVersion() {
обратная версия;
}
public static void main(String args[]) выдает IOException {
FileOutputStream fos = новый FileOutputStream("temp.out");
ObjectOutputStream oos = новый ObjectOutputStream (fos);
SerialTest st = новый SerialTest();
оос.writeObject(ст);
оос.флеш();
оос.закрыть();
}
}


Этот пример довольно прост. Класс SerialTest реализует суперкласс Parent, а также содержит внутри объект Container.

Сериализованный формат следующий:

AC ED 00 05 7372 00 0A 53 65 72 69 61 6C 54 65

73 74 05 52 81 5A AC 66 02 F6 02 00 0249 00 07

76 65 72 73 69 6F 6E4C00 03 63 6F 6E74 00 09

4C63 6F 6E 74 61 69 6E 3B 7872 00 06 70 61 72

65 6E 74 0E DB D2 BD 85 EE 63 7A 02 00 0149 00

0D 70 61 72 65 6E 74 56 65 72 73 69 6F 6E 78 70

0000000А 0000004273 72 00 07 63 6F 6E 74

61 69 6E FC BB E6 0E FB CB 60 C7 02 00 0149 00

0E 63 6F 6E 74 61 69 6E 56 65 72 73 69 6F 6E 78

700000000Б

Давайте подробнее посмотрим, что представляют собой эти байты. Начало, см. цвет:

  1. AC ED: STREAM_MAGIC Указывает, что используется протокол сериализации.
  2. 00 05: STREAM_VERSION версия протокола сериализации.
  3. 0x73: TC_OBJECT Объявите это новым объектом.

Первым шагом алгоритма сериализации является вывод описания связанного с объектом класса. Объект, показанный в примере, является экземпляром класса SerialTest, поэтому описание класса SerialTest выводится следующим. Смотрите цвета:

  1. 0x72: TC_CLASSDESC Объявите здесь новый класс.
  2. 00 0A: Длина имени класса.
  3. 53 65 72 69 61 6c 54 65 73 74: SerialTest, имя класса класса.
  4. 05 52 81 5A AC 66 02 F6: SerialVersionUID, идентификатор сериализации. Если не указан, алгоритм будет генерировать 8-байтовый идентификатор.
  5. 0x02: номер тега. Это значение указывает, что объект поддерживает сериализацию.
  6. 00 02: количество доменов, включенных в этот класс.

Далее алгоритм выводит одно из полей, inversion=66 см. цвет:

  1. 0x49: тип поля 49 представляет «I», то есть Int.
  2. 00 07: Длина доменного имени.
  3. 76 65 72 73 69 6F 6E: версия, описание доменного имени.

Затем алгоритм выводит следующий домен: contains con = new contains(), это нечто особенное, это объект. При описании ссылок на типы объектов вам необходимо использовать стандартную нотацию сигнатуры объекта JVM, см. цвет:

  1. 0x4C: Тип домена.
  2. 00 03: Длина доменного имени.
  3. 63 6F 6E: Описание доменного имени, con
  4. 0x74: TC_STRING Представляет новую строку. Используйте строку для ссылки на объект.
  5. 00 09: Длина строки.
  6. 4C 63 6F 6E 74 61 69 6E 3B:Lcontain;, стандартная запись сигнатуры объекта JVM.
  7. 0x78: TC_ENDBLOCKDATA, признак конца блока данных объекта.

.Затем алгоритм выведет описание суперкласса, который является родительским. См. цвет:

  1. 0x72: TC_CLASSDESC Объявите, что это новый класс.
  2. 00 06: Длина имени класса.
  3. 70 61 72 65 6E 74: родительский элемент, описание имени класса.
  4. 0E DB D2 BD 85 EE 63 7A:SerialVersionUID, идентификатор сериализации.
  5. 0x02: номер тега. Это значение указывает, что объект поддерживает сериализацию.
  6. 00 01: количество полей в классе.

Затем выведите описание домена родительского класса, intparentVersion=100, см. также цвет:

  1. 0x49: тип поля 49 представляет «I», то есть Int.
  2. 00 0D: Длина доменного имени.
  3. 70 61 72 65 6E 74 56 65 72 73 69 6F 6E: родительская версия, описание доменного имени.
  4. 0x78: TC_ENDBLOCKDATA, признак конца объектного блока.
  5. 0x70: TC_NULL, что указывает на отсутствие другого флага суперкласса. .

На данный момент алгоритм вывел описания всех классов. Следующим шагом является вывод фактического значения объекта экземпляра. В настоящее время он начинается с домена родительского класса, см. цвет:

  1. 0000000A: 10, значение поля родительской версии.

Также есть поля класса SerialTest:

  1. 00000042:66, значение поля версии.

Следующие байты более интересны. Алгоритм должен описывать информацию содержащего класса. Обратите внимание, что содержащий класс еще не описан. См. цвет:

  1. 0x73: TC_OBJECT, объявляет, что это новый объект.
  2. 0x72: TC_CLASSDESC объявляет новый класс, который будет начинаться здесь.
  3. 00 07: Длина имени класса.
  4. 63 6F 6E 74 61 69 6E: содержит описание имени класса.
  5. FC BB E6 0E FB CB 60 C7:SerialVersionUID, идентификатор сериализации.
  6. 0x02: различные флаги. Это значение указывает, что объект поддерживает сериализацию.
  7. 00 01: Количество доменов в классе.

.Выведите уникальное описание домена contains, intcontainVersion=11;

  1. 0x49: тип домена 49 представляет «I», то есть Int..
  2. 00 0E: Длина доменного имени.
  3. 63 6F 6E 74 61 69 6E 56 65 72 73 69 6F 6E: containsVersion, описание доменного имени.
  4. 0x78: флаг завершения блока объекта TC_ENDBLOCKDATA.

В это время алгоритм сериализации проверит, есть ли у contains суперкласс, и если да, то выведет его.

  1. 0x70: TC_NULL, суперкласса нет.

Наконец, выводится фактическое значение домена содержащего класса.

  1. 0000000B: 11, значение containsVersion.

Хорошо, мы обсудили механизм и принципы сериализации Java и надеемся, что это будет полезно студентам.

Связанные статьи