对象序列化

概述

对象序列化（Object Serialization）指将 Java 对象转换为字节流，以便写入文件、数据库或通过网络传输；反序列化则是将字节流还原为对象。Java 通过 java.io.Serializable 接口与 ObjectOutputStream/ObjectInputStream 实现这一机制，常用于持久化、RPC、缓存等场景。

理解序列化有助于你正确保存和恢复对象状态，并避免版本变更导致的 InvalidClassException 等常见问题。序列化建立在 字节流 之上，建议先掌握 InputStream/OutputStream 的基本用法。

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序列化机制概览

概念	说明
Serializable	标记接口，实现该接口的类才能被序列化
ObjectOutputStream	将对象写入底层输出流（如文件、网络）
ObjectInputStream	从底层输入流读取并还原对象
serialVersionUID	类的序列化版本号，用于反序列化时校验兼容性
transient	修饰的成员变量不参与序列化

• 可序列化条件：类实现 Serializable；其非 transient、非 static 的成员要么是基本类型/包装类/String，要么本身可序列化。
• 不参与序列化：static 变量、transient 变量；未实现 Serializable 的引用类型若不标为 transient，会抛出 NotSerializableException。

提示

若仅需跨语言或前后端交换数据，可考虑 JSON（如 Jackson、Gson）等格式，而非 Java 原生序列化。Java 序列化更适合 JVM 内部或纯 Java 之间的对象持久化与传输。

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基本用法

实现 Serializable

import java.io.Serializable;

// 实现 Serializable 即可被 ObjectOutputStream 序列化
public class User implements Serializable {
    private String name;
    private int age;

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

    public String getName() { return name; }
    public int getAge() { return age; }
}

序列化：ObjectOutputStream

• 构造：ObjectOutputStream(OutputStream out)，通常包装 FileOutputStream 或 ByteArrayOutputStream。
• 写对象：void writeObject(Object obj)，可多次调用写入多个对象；写入顺序与读取顺序需一致。
• 关闭：使用 try-with-resources 管理，确保 close() 被调用（会刷写并关闭底层流）。

反序列化：ObjectInputStream

• 构造：ObjectInputStream(InputStream in)，通常包装 FileInputStream 或 ByteArrayInputStream。
• 读对象：Object readObject() 返回下一个序列化对象，需强转为目标类型；若没有更多对象会抛出 EOFException。
• 关闭：同样建议 try-with-resources。

说明

writeObject / readObject 会抛出受检异常 IOException（及其子类，如 InvalidClassException），必须捕获或声明抛出。详见 异常处理。

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使用示例

示例 1：基本序列化与反序列化

import java.io.*;

public class SerializationBasic {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("张三", 25);

        // 序列化：将对象写入文件
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("user.dat"))) {
            oos.writeObject(user);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("序列化失败: " + e.getMessage());
            return;
        }

        // 反序列化：从文件读回对象
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("user.dat"))) {
            User restored = (User) ois.readObject();
            System.out.println(restored.getName() + ", " + restored.getAge()); // 张三, 25
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            System.err.println("反序列化失败: " + e.getMessage());
        }
    }
}

示例 2：serialVersionUID 与版本兼容

若类未显式声明 serialVersionUID，JDK 会根据类结构自动生成。一旦你修改了类（如增删字段、改方法签名），自动生成的 UID 会变，旧数据反序列化时可能抛出 InvalidClassException。显式声明可在一段时期内保持兼容（仅新增字段时，旧数据反序列化时新字段为默认值）。

public class User implements Serializable {
    // 显式声明版本号，类做兼容性修改时可保持不变，避免旧数据无法反序列化
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String name;
    private int age;
    // 新增字段：反序列化旧文件时，email 为 null
    private String email;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // getters / setters
}

示例 3：transient 与不参与序列化的字段

密码、线程、连接等不应或无法序列化的字段，应使用 transient 修饰；反序列化后这些字段为默认值（对象引用为 null，数值为 0/false）。

public class Account implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String username;
    private transient String password;  // 不写入字节流，反序列化后为 null
    private transient Thread worker;    // Thread 未实现 Serializable，若不标 transient 会报错

    public Account(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
    // 反序列化后若需使用 password，应由其他途径（如重新从安全存储读取）赋值
}

示例 4：写入与读取多个对象

写入顺序与读取顺序必须一致；可用循环或约定好的顺序多次 writeObject / readObject。

try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("users.dat"))) {
    oos.writeObject(new User("A", 20));
    oos.writeObject(new User("B", 22));
}

try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("users.dat"))) {
    User u1 = (User) ois.readObject();
    User u2 = (User) ois.readObject();
    System.out.println(u1.getName() + ", " + u2.getName()); // A, B
}

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注意事项

注意

重写 equals/hashCode 与序列化无关，但若对象会放入 HashMap、HashSet 等，必须保证 equals/hashCode 契约；参与 equals/hashCode 计算的字段若被标为 transient，反序列化后该字段为默认值，可能导致与「序列化前」的对象在集合中行为不一致。若此类字段不应序列化，应在反序列化后重新计算或从别处恢复。详见 常用类。

注意

安全：不要对不可信来源的字节流直接做 ObjectInputStream#readObject()。Java 反序列化会执行类中的逻辑，历史上存在大量反序列化漏洞。来自网络或外部文件的「对象流」应视为高风险，优先使用 JSON、Protocol Buffers 等格式并做校验。

提示

• 显式声明 serialVersionUID：便于做兼容性演进（如只新增可选字段），避免因类结构变化导致旧数据无法反序列化。
• 敏感字段用 transient：密码、密钥等不要写入序列化流。
• 优先 try-with-resources：确保 ObjectOutputStream/ObjectInputStream 及其底层流被正确关闭。

常见问题	原因与处理
NotSerializableException	某成员类型未实现 Serializable，且未标为 transient
InvalidClassException	类结构变化导致 serialVersionUID 与写入时不一致；显式 UID 并做兼容修改可缓解
反序列化后部分字段为 null/0	该字段被 transient 或为 static，不参与序列化
子类可序列化、父类不可序列化	父类需有无参构造方法，反序列化时父类字段由 JVM 按默认值初始化

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相关链接

• 字节流 — 序列化底层依赖字节流
• 异常处理 — try-with-resources 与 IOException
• NIO 简介 — 更多 IO 与缓冲区概念
• Oracle Java 教程 - 对象序列化