一 序列化与反序列化
在大型开发中,序列化与反序列化是一个常见的技术点和问题。在之前我们对序列化与反序列化有过相关描述,但并不系统,更偏重于原理介绍。这里,我们讲详细介绍序列化与反序列化的更多场景和应用实践。
二 概念回顾
当两个进程在进行远程通信时,彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据,都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个 Java 对象转换为字节序列,才能在网络上传送;接收方则需要把字节序列再恢复为 Java 对象。
把 Java 对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。
把字节序列恢复为 Java 对象的过程称为对象的反序列化。
三 技术方案
3.1 google 的 protobuffer
早期 google 原生的 protobuffer 使用起来相当麻烦,首先要写.proto 文件,然后编译.proto 文件,生成对应的.java 文件,过程较为繁琐。不过目前随着 protobuf-java 等 jar 包的提供,使用也简化了很多。github 地址:https://github.com/topics/protobuffer。
3.2 Java 的序列化与反序列化
根据 Thinking in java 3rd Edition 的描述:
利用对象序列化可以实现“轻量级持久化”(lightweight persistence)。“持久化”意味着一个对象的生存周期并不取决于程序是否正在执行;它可以生存于程序的调用之间。通过将一个序列化对象写入磁盘,然后在重新调用时恢复该对象,就能够实现持久化的效果。之所以称其为“轻量级”,是因为不能用某种“persistent”(持久)关键字来简单地定义一个对象,并让系统自动维护其他细节问题(尽管将来有可能实现)。相反,对象必须在程序中显式地序列化和重组。如果需要一个更严格的持久化机制,可以考虑使用 Java 数据对象(JDO)或者像 Hibernate 之类的工具。
对象序列化的概念加入到语言中是为了提供对两种主要特性的支持:
·Java 的“远程方法调用”(RMI,Remote Method Invocation)使存活于其他计算机上的对象使用起来就像是存活于本机上一样。当向远程对象发送消息时,需要通过对象序列化来传输参数和返回值。
·对 Java Beans 来说对象序列化也是必需的。使用一个 Bean 时,一般情况下是在设计阶段对它的状态信息进行配置。这种状态信息必须保存下来,并在程序启动以后,进行恢复;具体工作由对象序列化完成。
3.3 io.protostuff
这是最近在项目中使用到的一个框架,本篇也将先详细描述相关的使用案例,作为本系列的开篇。
四 使用示例
4.1 引入 maven 依赖
使用的是 1.5.3 版本:
<dependency>
<groupId>io.protostuff</groupId>
<artifactId>protostuff-runtime</artifactId>
<version>1.5.3</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.protostuff</groupId>
<artifactId>protostuff-core</artifactId>
<version>1.5.3</version>
</dependency>
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4.2 定义实体类
4.2.1 ProtoBufEntity
package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity;
import lombok.Data;
@Data
public class ProtoBufEntity {
private String name;
private int age;
private String label;
public ProtoBufEntity(){
}
public ProtoBufEntity(String name, Integer age){
this.name = name;
this.age = age;
}
}
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4.2.2 GroupEntity
这是一个嵌套实体类,包含了上面的 ProtoBufEntity:
package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity;
import lombok.Data;
import java.util.List;
@Data
public class GroupEntity {
private String id;
private String name;
private List<ProtoBufEntity> entities;
public GroupEntity(String id, String name, List<ProtoBufEntity> entities) {
this.id = id;
this.name = name;
this.entities = entities;
}
}
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4.2.3 应用类 ProtoStuffUtils
package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf;
import com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity.GroupEntity;
import com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity.ProtoBufEntity;
import io.protostuff.LinkedBuffer;
import io.protostuff.ProtostuffIOUtil;
import io.protostuff.Schema;
import io.protostuff.runtime.RuntimeSchema;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class ProtoStuffUtils {
/**
* 避免每次序列化都重新申请Buffer空间
*/
private static LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
/**
* 缓存Schema
*/
private static Map<Class<?>, Schema<?>> schemaCache = new ConcurrentHashMap<Class<?>, Schema<?>>();
/**
* 序列化方法,把指定对象序列化成字节数组
*
* @param obj
* @param <T>
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T> byte[] serialize(T obj) {
Class<T> clazz = (Class<T>) obj.getClass();
Schema<T> schema = getSchema(clazz);
byte[] data;
try {
data = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
} finally {
buffer.clear();
}
return data;
}
/**
* 反序列化方法,将字节数组反序列化成指定Class类型
*
* @param data
* @param clazz
* @param <T>
* @return
*/
public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) {
Schema<T> schema = getSchema(clazz);
T obj = schema.newMessage();
ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema);
return obj;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private static <T> Schema<T> getSchema(Class<T> clazz) {
Schema<T> schema = (Schema<T>) schemaCache.get(clazz);
if (schema == null) {
//这个schema通过RuntimeSchema进行懒创建并缓存
//所以可以一直调用RuntimeSchema.getSchema(),这个方法是线程安全的
schema = RuntimeSchema.getSchema(clazz);
if (schema == null) {
schemaCache.put(clazz, schema);
}
}
return schema;
}
public static void main(String[] args){
final ProtoBufEntity entity1 = new ProtoBufEntity("aaa",20);
final ProtoBufEntity entity2 = new ProtoBufEntity("bbb",21);
List<ProtoBufEntity> entitys = new ArrayList<ProtoBufEntity>(){
{
add(entity1);
add(entity2);
}
};
GroupEntity group = new GroupEntity("id_1","group1", entitys);
byte[] bytes = ProtoStuffUtils.serialize(group);
System.out.println("序列化后: " + bytes.length);
GroupEntity group1 = ProtoStuffUtils.deserialize(bytes,GroupEntity.class);
System.out.println("反序列化后: " + group1.getName());
}
}
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