Preskoči na glavni sadržaj

Java tok za serijalizaciju: serijalizacija i deserijalizacija Java objekata

Chenmo Wang ErJava jezgroJava IO1012 reči3 minuta

Java tok za serijalizaciju (ObjectInputStream i ObjectOutputStream) je vrsta toka koja može serijalizovati i deserijalizovati Java objekte.

Serijalizacija je proces pretvaranja objekta u niz bajtova (koji sadrži podatke objekta, tip objekta i atribute uskladištene u objektu i slične informacije), kako bi se mogao prenositi preko mreže, čuvati u fajlu ili razmenjivati između programa. U Javi se serijalizacija ostvaruje implementacijom interfejsa java.io.Serializable — samo objekti koji implementiraju interfejs Serializable mogu biti serijalizovani.

Deserijalizacija je proces pretvaranja niza bajtova nazad u objekat, kako bi se mogao koristiti u programu.

Ergeov put ka naprednom Javi: tok za serijalizaciju
Ergeov put ka naprednom Javi: tok za serijalizaciju

01,ObjectOutputStream

Klasa java.io.ObjectOutputStream nasleđuje iz klase OutputStream, pa se serijalizovani niz bajtova može upisati u izlazne tokove kao što su fajlovi, mrežne veze i slično.

Pogledajmo konstruktor klase ObjectOutputStream: ObjectOutputStream(OutputStream out)

Ovaj konstruktor prima objekat OutputStream kao parametar, čime se serijalizovani niz bajtova izbacuje u zadati izlazni tok. Na primer:

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file.txt");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);

Da bi se objekat mogao serijalizovati, moraju biti ispunjena dva uslova:

  • Klasa mora implementirati interfejs java.io.Serializable, inače se baca izuzetak NotSerializableException.
  • Sva polja klase moraju biti serijabilna. Ako neko polje ne treba da se serijalizuje, mora se označiti ključnom rečju transient.

Primer korišćenja:

public class Employee implements Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient označava prolazno polje — ne serijalizuje se
}

Sada da porazgovaramo o metodu writeObject(Object obj) — to je metod klase ObjectOutputStream koji serijalizuje objekat u niz bajtova i izbacuje ga u izlazni tok; pritom može obraditi referentne odnose između objekata, odnose nasleđivanja, statička polja i transient polja.

public class ObjectOutputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Chenmo Wang Er", 20);
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("logs/person.dat");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(person);
            oos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

U gore navedenom kodu, prvo se kreira objekat Person, a zatim se pomoću FileOutputStream i ObjectOutputStream serijalizuje i upisuje u fajl person.dat. U klasi Person je implementiran interfejs Serializable, što znači da se objekti te klase mogu serijalizovati.

02,ObjectInputStream

ObjectInputStream može pročitati niz bajtova koje je upisao ObjectOutputStream i deserijalizovati ga u odgovarajući objekat (koji sadrži podatke objekta, tip objekta i atribute uskladištene u objektu i slične informacije).

Jednostavnije rečeno: kako god je objekat izgledao pre serijalizacije, tako će izgledati i posle deserijalizacije.

Pogledajmo konstruktor: ObjectInputStream(InputStream in): kreira ObjectInputStream sa zadatim InputStream-om.

Metod readObject klase ObjectInputStream služi za čitanje objekta iz zadatog fajla. Primer:

String filename = "logs/person.dat"; // Ime fajla za deserijalizaciju
try (FileInputStream fileIn = new FileInputStream(filename);
     ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn)) {
     // Čita objekat iz zadatog ulaznog toka fajla i deserijalizuje ga
     Object obj = in.readObject();
     // Deserijalizovani objekat se eksplicitno kastuje u zadati tip
     Person p = (Person) obj;
     // Štampa informacije o deserijalizovanom objektu
     System.out.println("Deserialized Object: " + p);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
     e.printStackTrace();
}

Prvo smo naveli ime fajla za deserijalizaciju (onog koji smo ranije serijalizovali pomoću ObjectOutputStream), a zatim kreirali objekat FileInputStream i objekat ObjectInputStream. Nakon toga pozivamo metod readObject klase ObjectInputStream da pročitamo objekat iz zadatog fajla i kastujemo ga u tip Person. Na kraju štampamo informacije o deserijalizovanom objektu.

03,Kryo

U praksi se retko koristi serijalizacija i deserijalizacija ugrađena u JDK, iz sledećih razloga:

  • Slaba prenosivost: specifično za Javu, ne može se vršiti serijalizacija i deserijalizacija između različitih jezika.
  • Loše performanse: serijalizovani niz bajtova je veliki, čime rastu troškovi prenosa i čuvanja.
  • Bezbednosni problemi: napadači mogu konstruisati zlonamerne podatke kojima se ostvaruje udaljeno izvršavanje koda, što predstavlja ozbiljnu pretnju sistemu. Dodatno čitanje: Tragedija ranljivosti Java deserijalizacije.

Kryo je odlična Java biblioteka za serijalizaciju i deserijalizaciju — odlikuje se visokim performansama, velikom efikasnošću i lakoćom upotrebe i proširivanja, čime efikasno rešava bolne tačke mehanizma serijalizacije ugrađenog u JDK.

GitHub adresa: https://github.com/EsotericSoftware/kryo

Primer korišćenja:

Prvi korak: dodajte zavisnost u pom.xml.

<!-- Uvodimo Kryo alat za serijalizaciju -->
<dependency>
     <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
     <artifactId>kryo</artifactId>
     <version>5.4.0</version>
</dependency>

Drugi korak: kreirajte objekat Kryo i registrujte klasu objekta pomoću metoda register(). Zatim, metodom writeObject() serijalizujte Java objekat u binarni tok, a metodom readObject() deserijalizujte binarni tok nazad u Java objekat. Na kraju, ispišite deserijalizovani Java objekat.

public class KryoDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.register(KryoParam.class);

        KryoParam object = new KryoParam("Chenmo Wang Er", 123);

        Output output = new Output(new FileOutputStream("logs/kryo.bin"));
        kryo.writeObject(output, object);
        output.close();

        Input input = new Input(new FileInputStream("logs/kryo.bin"));
        KryoParam object2 = kryo.readObject(input, KryoParam.class);
        System.out.println(object2);
        input.close();
    }
}

class KryoParam {
    private String name;
    private int age;

    public KryoParam() {
    }

    public KryoParam(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = 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;
    }

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

04,Rezime

U ovoj sekciji smo predstavili mehanizam serijalizacije u Javi i preporučili visoko-performantnu Java biblioteku Kryo kao zamenu za mehanizam serijalizacije ugrađen u JDK — koja se već široko koristi u kompanijama poput Twitter, Groupon, Yahoo, kao i u brojnim poznatim open-source projektima (kao što su Hive i Storm).

To bi bilo sve — nadam se da vam je ovaj tekst pomogao.