التسلسل في Java: كل ما تريد معرفته [2022]

مع الطفرة المتزايدة لصناعة تكنولوجيا المعلومات ، يبدو أن اعتمادنا عليها يتزايد مع مرور كل يوم. دفع هذا النمو المطرد العديد من المهنيين العاملين إلى استخدام لغات البرمجة في محاولة للبقاء على صلة بالصناعة. بينما تستخدم الصناعة عدة لغات لخدمة عملائها ، يتم استخدام بعض اللغات بشكل متكرر أكثر من غيرها. جافا هي إحدى هذه اللغات.

بغض النظر عما إذا كنت حديث العهد أو متمرسًا ، فإن المعرفة السليمة بجافا ستفيدك في كل منعطف من رحلة البرنامج. مثل أي لغة برمجة أخرى ، تحتوي Java أيضًا على منهج شامل خاص بها. يجب على المرء أن يمارس اللغة يوميًا للحصول على كل المفاهيم المختلفة التي تتخلل اللغة. أحد هذه المفاهيم التي تساعد المستخدمين كثيرًا هو ممارسة التسلسل في Java.

مقدمة

يشير التسلسل في سياق Java إلى العملية التي يتم فيها تحويل كائن كود Java بشكل منهجي إلى Byte Stream. يتم ذلك لتمكين النقل الفعال لرمز الكائن المذكور من جهاز Java ظاهري إلى آخر. بعد ذلك ، يسمح هذا بإعادة إنشائه بمساعدة إلغاء التسلسل. نستخدم التسلسل لتحقيق أهداف متعددة. دعنا نلقي نظرة على أكثرها شهرة وذات صلة في القسم أدناه.

لماذا يتم استخدام التسلسل؟

ظاهرة تمثيل كائن ما على شكل تسلسل بايت لها نصيبها العادل من الاستخدام في نموذج البرمجة. عندما تمتد العملية لتمثيل بيانات الكائن أيضًا ، تزيد الأداة المساعدة عدة مرات. المدرجة أدناه هي بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للتسلسل في Java.

تواصل

يسمح التسلسل في Java بالاتصال الفعال والسريع بين أنظمة الكمبيوتر المتعددة. تستفيد هذه الوحدات من تسلسل الكائنات ونقلها لتسهيل المشاركة والتصميم المتزامنين للكائنات المختلفة. وبالتالي ، ينتج عن هذا التنفيذ النهائي السلس أيضًا. في حالة قواعد البيانات الضخمة ، يسمح التسلسل باتباع نهج مبسط للغاية لمعالجة الكائنات.

التخزين المؤقت

يشير التخزين المؤقت ، بمعنى أوسع ، إلى طريقة تخزين المعلومات للوصول إليها في وقت لاحق ، عن طريق استثمار الحد الأدنى من الوقت فيها. يطالب التسلسل في Java بالتخزين المؤقت عن طريق تقليل الوقت المستغرق في إلغاء تسلسل كائن كبير. من المعروف أن الوقت الذي يستغرقه بناء كائن ما يكون أكثر بكثير عند مقارنته بالوقت الذي يستغرقه إلغاء التسلسل. ومن ثم ، فإن التسلسل يساعد في تحسين استهلاك الوقت هذا عن طريق التخزين المؤقت للكائنات الأكبر نسبيًا في المزيج.

نسخة عميقة

تشير النسخة العميقة في Java إلى عملية نسخ كائنات من شجرة بطريقة لا تعتمد على أي من إصداراتها السابقة التي قد تكون عرضة لدرجة من التغيير. أصبحت عملية الاستنساخ هذه أسهل كثيرًا من خلال اعتماد التسلسل. عن طريق إجراء تسلسل للكائن إلى مصفوفة بايت ثم إلغاء تسلسلها لاحقًا ، يمكن للمستخدم تحقيق نسخة طبق الأصل من الكائن المذكور.

عبر مزامنة الجهاز الظاهري جافا

تكمن الميزة الرئيسية لممارسة التسلسل في حقيقة أنه يمكّن المستخدم من العمل عبر JVMs المختلفة. بمجرد اعتماد التسلسل ، لا يهم ما إذا كانت JVMs هذه تعمل على نفس البنى وأنظمة التشغيل أو مختلفة أم لا.

إصرار

من خلال تطبيق التسلسل على كائن ، يمكن للمرء تخزين حالة العنصر مباشرةً دون أي إزعاج على الإطلاق. علاوة على ذلك ، يسمح أيضًا للمستخدم بحفظ الحالة المذكورة في قاعدة بيانات يمكن استردادها لاحقًا في أي وقت في المستقبل.

قراءة: أسئلة وأجوبة مقابلة Java Serialization

تسلسل كائن- العملية المتضمنة

قبل متابعة تسلسل عنصر ، نحتاج أولاً إلى تحديد ما إذا كان قابلاً للتسلسل أم لا في المقام الأول. الآن ، كيف نحدد ذلك؟ يكون الكائن في Java قابلاً للتسلسل إذا وفقط إذا كانت فئته أو أي من فئاته الرئيسية تسمح بتنفيذ واجهة java.io.Serializable. يتم أيضًا استيفاء المعايير إذا قامت هذه الفئات بتنفيذ واجهتها الفرعية أيضًا ، وهي java.io.Externalizable.

كما نوقش أعلاه ، تعد مزامنة JVM المتقاطعة أحد أكثر التطبيقات فعالية لاستخدام التسلسل. عندما نقوم بتسلسل كائن ، نقوم بتحويل حالة هذا الكائن إلى تدفق بايت. نتيجة لذلك ، يصبح من الممكن بالنسبة لنا نقل الكائن من Java Virtual Machine إلى آخر. وبالتالي ، يمكن تحويل دفق البايت هذا مرة أخرى إلى الكائن الأصلي أيضًا.

يشار إلى هذا التحويل أيضًا بإلغاء التسلسل. إنها العملية العكسية للتسلسل التي يتم فيها إعادة إنشاء دفق البايت لكائن من المرسل الذي تم إجراء تسلسل له مسبقًا في الطرف المستلم.

مزايا التسلسل في جافا

عند مناقشة استخدامات التسلسل وتطبيقاته في الأقسام السابقة ، قمنا بالفعل بإلقاء بعض الضوء على مزاياها المختلفة. حان الوقت الآن للتعمق فيها.

• من أهم مزايا التسلسل حقيقة أنها ميزة مضمنة. لتنفيذ أو تنفيذ التسلسل ، لا تحتاج إلى الاستعانة بأي برنامج تابع لجهة خارجية.
• حتى بالنسبة للمستخدمين المبتدئين والذين يتعلمون فقط حبالهم ، فإن التسلسل عملية سهلة إلى حد ما للتعلم والفهم.
• غالبًا ما يحصل المطورون الذين ينتمون إلى خلفيات برمجة مختلفة على خلفية تعمل باللمس عندما يتعين عليهم التعامل مع الفروق الدقيقة في لغة جديدة. ومع ذلك ، في حالة التسلسل ، تكون العملية عالمية وبالتالي فهي مألوفة لجميع المطورين هناك.
• ليس فقط لأنه سهل الاستخدام والتنفيذ ولكن أيضًا سهل التخصيص أيضًا.
• يوجد حاليًا عدد من التقنيات الهامة التي تستخدم التسلسل في عملياتها. وذلك لأن تدفقات البيانات المتسلسلة تدعم التشفير والمصادقة والضغط وحوسبة جافا الآمنة.

عيوب التسلسل في جافا

لا توجد لغة برمجة مثالية بنسبة مائة بالمائة ، ولا يمكنهم أيضًا الادعاء بذلك. ونتيجة لذلك ، فإن المفاهيم والعمليات التي تشكلها لا تخلو من مجموعة العيوب الخاصة بها أيضًا. فيما يلي بعض العيوب العامة المرتبطة بعملية التسلسل.

• تتطلب بعض عمليات التسلسل تطبيق إلغاء التسلسل جنبًا إلى جنب أيضًا. الآن ، الجانب السلبي لتطبيق إلغاء التسلسل هو أنه يجعل الكائنات هشة. نتيجة لذلك ، ليس هناك من يقين مطلقًا من أنه سيتم إلغاء تسلسل الكائن المذكور بشكل فعال.
• عندما يتم استدعاء عملية التسلسل ، فإنها تتسبب في إنشاء مجموعة من المتغيرات العابرة. تشغل هذه المتغيرات العابرة ، عند إنشائها ، مساحة ذاكرة إضافية. ومع ذلك ، يفشل الكثير من هذه المتغيرات المؤقتة في التهيئة لأن المُنشئ لا يُستدعى أثناء هذه العمليات. وبالتالي ، ينتهي بهم الأمر بالتأثير على أحد أشكال تدفق Java القياسي.
• بالنسبة لجميع عمليات تحسين استهلاك الوقت ، فإن عملية التسلسل غير فعالة بشكل متزايد عندما يتعلق الأمر باستخدام الذاكرة.
• لا تقدم عملية التسلسل أي آلية للتحكم في النقل لكل إصدار قياسي من Java. نتيجة لذلك ، لا يفضل استخدامه مع التطبيقات التي تحتاج إلى وصول موازٍ دون الحاجة إلى واجهات برمجة تطبيقات تابعة لجهات خارجية.
• أثناء استخدام التسلسل ، غالبًا ما يتعين على المرء التنازل عن الحصول على تحكم دقيق للوصول إلى الكائنات.

التسلسل كما يُرى من خلال العدسة العملية

حتى الآن ، ناقشنا عملية التسلسل كمفهوم نظري ، بما في ذلك مزاياها وعيوبها المختلفة. حان الوقت الآن للخوض في مناقشة تتيح لنا تصور التسلسل من وجهة نظر عملية وتنفيذها. المدرجة أدناه هي بعض الحالات التي تساعدنا على فهم التحقيق العملي للتسلسل.

يجب أن تقرأ: خصائص وفوائد JavaBeans: كيف يجب أن تستخدمها؟

التسلسل والوراثة

يتم تعريف الوراثة في Java على نطاق واسع على أنها الظاهرة التي تكتسب فيها فئة ما أو ترث طرق ومجالات فئة أخرى. يُشار إلى الفئة التي ترث الخصائص بالفئة الفرعية ، ويشار إلى الفئة التي توارث خصائصها باسم الطبقة الفائقة. يستخدم مصطلح الطبقة الفائقة أيضًا بالتبادل مع الفئة الأساسية والفئة الأصلية.

تتعامل حالتنا الأولى مع التسلسل في سياق الطبقات الفائقة. بشكل عام ، إذا كانت الفئة الفائقة قابلة للتسلسل ، فيمكن أيضًا اعتبار الفئات الفرعية قابلة للتسلسل افتراضيًا. بالطبع ، هذا صحيح فقط إذا كانت الطبقة الفائقة تطبق واجهة Serializable. ومع ذلك ، هناك أيضًا بعض الحالات التي يمكن فيها إجراء تسلسل للفئة الفرعية حتى إذا كانت الفئة الفائقة لا تنفذ واجهة Serializable.

يحدث هذا عندما تتمكن الفئة الفرعية من تنفيذ واجهة Serializable بسعة واحدة. إذا فشلت الفئة الفائقة في تنفيذ واجهة Serializable تحت أي ظرف من الظروف ، فيمكن إجراء تسلسل يدويًا لكائنات الفئة الفرعية عندما تنفذ الفئة الفرعية نفسها الواجهة القابلة للتسلسل.

في بعض الأحيان ، قد يواجه المستخدم احتمالًا ثالثًا أيضًا. ينشأ هذا الاحتمال عندما تكون الفئة الفائقة قابلة للتسلسل ، لكن المستخدم لا يحتاج تمامًا إلى اعتماد العملية فيما يتعلق بالفئة الفرعية.

في مثل هذه الحالات ، هناك طرق يمكن من خلالها منع التسلسل غير المرغوب فيه للفئة الفرعية بوعي. يمكن القيام بذلك عن طريق تنفيذ الأسلوبين writeObject () و readObject () في الفئة الفرعية. ومع ذلك ، فإن تنفيذ هذه الأساليب وحدها لا يكفي. إلى جانب كتابة هذه الطرق ، يتعين على المستخدم أيضًا التأكد من أن الطرق المذكورة لا تطرح NotSerializableException من تنفيذها.

التسلسل بمساعدة عضو ثابت

عندما يتم تنفيذ عملية التسلسل ، ينتهي الأمر بتجاهل أعضاء المجال الثابت في العملية. هذا في المقام الأول لأن التسلسل كإجراء يهتم إلى حد كبير بآخر حالة للكائن المعني. نتيجة لذلك ، بينما يتم إجراء تسلسل للبيانات المرتبطة بمثيل معين للفئة بنجاح ، فإن حقل العضو الثابت المرتبط به ليس كذلك.

التسلسل فيما يتعلق بوثائق XML

يمكن تحقيق تسلسل كائنات Java إلى XML بعدة طرق. يتم تحقيقها بشكل أساسي بمساعدة XMLEncoder و XMLDecoder. الهدف الأساسي من تسلسل كائنات Java إلى مستندات XML يكمن في محاولة الحد من العيوب المختلفة التي تنطوي عليها عملية التسلسل بطبيعتها.

واحدة من أكثر المشاكل ذات الصلة في عملية التسلسل هي أن المنطق الذي يحفظ ويستعيد الكائنات المتسلسلة يعتمد فقط على البنية الداخلية للفئات المكونة. يفشل في مراعاة أي من التغييرات التي قد تكون حدثت لتلك الفئات في الوقت الذي ينقضي بين حفظ الكائن واستعادته. وبالتالي ، ينتج عن هذا الفشل الوشيك لعملية إلغاء التسلسل.

يؤدي التسلسل إلى ظهور مشكلات في الإصدار أيضًا. يحدث هذا عندما يحفظ المستخدم كائنًا باستخدام إصدار واحد من الفئة ولكنه يحاول إلغاء تسلسل نفس الفئة باستخدام إصدار مختلف أو جديد من الفئة. في هذه الحالة ، تفشل عملية إلغاء التسلسل أيضًا.

وبالتالي لتجنب كل هذه المشكلات ، يفضل بعض المستخدمين تسلسل العناصر إلى مستندات XML بدلاً من اتباع النهج التقليدي لتسلسلها إلى تنسيق ثنائي. علاوة على ذلك ، فإن تسلسل كائنات Java إلى مستندات XML يضمن أيضًا أن يصبح الكائن قابلاً للقراءة من قبل الإنسان ، مما يسهل درجة عالية من الراحة.

الخروج: جافا أسئلة وأجوبة المقابلة

فهم الواجهة الخارجية

الواجهة الخارجية في Java مشابهة تمامًا لواجهة التسلسل. يكمن الاختلاف في قدرتها على تقديم تسلسل مخصص. تمنحك الواجهة الخارجية خيار اختيار الكائنات التي تريد تخزينها في الدفق ، بينما لا تمنحك واجهة التسلسل نفس الامتياز.

يمكن للمرء الاستفادة من الواجهة الخارجية ضمن java.io. توفر الواجهة الخارجية للمستخدم طريقتين أيضًا. أول واحد هو كتابة الفراغ العام writeExternal (ObjectOutput out) يلقي IOException. الآخر هو الفراغ العام readExternal (ObjectOutput in) يلقي IOException.

الفرق بين التسلسل والتضخم

بصرف النظر عن قدرتها على تقديم تسلسل مخصص ، فإن بعض المتغيرات الرئيسية الأخرى تضع التسلسل والتخارج بعيدًا أيضًا. المقطع التالي يلقي نظرة فاحصة عليهم.

تطبيق

يكمن أحد الاختلافات الرئيسية بين الواجهات القابلة للتسلسل والقابلة للتخرج في تنفيذها. تتوقع الواجهة الخارجية أن يذكر المستخدم صراحةً الكائنات التي يرغب في إجراء تسلسل لها. ليس هذا هو الحال عندما يتعامل المرء مع الواجهة القابلة للتسلسل. في الواجهة القابلة للتسلسل ، يتم إجراء تسلسل لجميع الكائنات والمتغيرات ، بدون أي تمايز ، أثناء وقت التشغيل.

طرق

تتكون الواجهة الخارجية بشكل أساسي من طريقتين. هذه هي طريقة writeExternal () وطريقة readExternal (). من ناحية أخرى ، لا تشتمل الواجهة القابلة للتسلسل على أي طرق على الإطلاق.

معالجة

عندما يتم تنفيذ عملية التسلسل في الواجهة القابلة للتخارج ، يتم منحهم امتياز التسلسل المخصص. بينما في الواجهة القابلة للتسلسل ، يخضع المرء نفسه لعملية التسلسل الافتراضية.

التوافق والتحكم مع الإصدارات السابقة

تدعم الواجهة الخارجية التسلسل بدون تحفظات على عنصر التحكم في الإصدار المعني. المشكلة الوحيدة في هذا النهج هي أن المستخدم يجب أن يكون مسؤولاً بنفسه أثناء إجراء تسلسل للفئة الفائقة. على العكس من ذلك ، تتطلب واجهة التسلسل وجود نفس الإصدار من JVMs على كلا الطرفين. ومع ذلك ، فإنه يسمح بالتسلسل الافتراضي لجميع الكائنات والفئات ، بما في ذلك الطبقة الفائقة أيضًا.

منشئ No-Arg العام

أثناء إعادة بناء الكائن المتسلسل ، تتطلب واجهة التخارج استخدام المُنشئ العام no-arg. يختلف هذا في حالة واجهة التسلسل التي لا تتطلب صراحة مُنشئ no-arg ، ولكنها تستخدم الانعكاس لإعادة بناء الكائنات والفئات المتسلسلة.

التسلسل في جافا: الخلافات

هناك عدد غير قليل من الخلافات التي ترتبط بمفهوم التسلسل في Java. يهتم الكثير منهم بإزالة التسلسل كإجراء في المقام الأول. من المعتقد على نطاق واسع أن المهندسين المعماريين في Oracle يفكرون منذ فترة طويلة في إزالة التسلسل من Java لأنهم يرون أنه خطأ فادح لعام 1997.

وفقًا لأبحاثهم ، فإن العيوب في تصميم إجراء التسلسل تشكل تهديدًا للبيانات نفسها. إلى هذا الحد ، عزا مارك راينولد في عام 1997 ما يقرب من ثلث نقاط ضعف جافا إلى عملية التسلسل ، حتى أنه ذكر أن الحاصل قد يكون أكثر راحة من ذلك أيضًا.

ومن ثم ، هناك احتمال جيد بأن يتم إزالة التسلسل كإنشاء أو استبداله تمامًا من سجلات Java في تحديثاته القادمة. قد يكون هذا أيضًا لأن غالبية الخبراء لا يعتبرون التسلسل خيارًا مثاليًا يمكن للمبتدئين في Java تنفيذه في مشاريعهم.

اقرأ أيضًا: أفكار وموضوعات مشروع Java

احصل على دورة تطوير البرمجيات من أفضل الجامعات في العالم. اربح برامج PG التنفيذية أو برامج الشهادات المتقدمة أو برامج الماجستير لتتبع حياتك المهنية بشكل سريع.

خاتمة

لا يمكن اختتام المناقشة والمداولة حول التسلسل بإلقاء بعض الضوء على بعض أفضل ممارساتها. فيما يلي بعض العناصر التي يجب على المستخدم اعتمادها لضمان أفضل تجربة لنفسه.

• للدلالة على الحقول القابلة للتسلسل ، يجب على المرء استخدام العلامة التسلسلية javadoc @.
• بالنسبة للملفات التي تمثل كائنات متسلسلة ، يفضل أن يستخدم المرء الامتداد .ser.
• عادةً ما تكون عملية إخضاع الحقول الثابتة أو المؤقتة للتسلسل الافتراضي أمرًا مستهجنًا.
• ما لم يكن ذلك إلزاميًا تمامًا ، يجب على المرء ، في جميع الظروف ، محاولة تجنب تسلسل الفئات القابلة للتمديد.
• أثناء تنفيذ التسلسل ، يجب على المرء التأكد من تجنب مشاركة الفئات الداخلية في عملية التسلسل.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد حول Java و OOPs وتطوير البرامج الكاملة ، تحقق من upGrad & IIIT-B's Executive PG Program in Full-stack Software Development المصمم للمهنيين العاملين ويقدم أكثر من 500 ساعة من التدريب الصارم ، أكثر من 9 مشاريع ، ومهام ، وحالة خريجي IIIT-B ، ومشاريع التخرج العملية العملية والمساعدة في العمل مع الشركات الكبرى

استعد لمهنة المستقبل

تقدم الآن للحصول على درجة الماجستير في هندسة البرمجيات