Сериализация в Java: все, что вам нужно знать [2022]

С постоянно растущим бумом ИТ-индустрии наша зависимость от нее, кажется, растет с каждым днем. Этот устойчивый рост побудил многих работающих профессионалов заняться языками программирования, чтобы оставаться актуальными в отрасли. В то время как отрасль использует несколько языков для обслуживания своих клиентов, несколько языков используются чаще, чем другие. Java — один из таких языков.

Независимо от того, новичок вы или ветеран, хорошее знание Java будет приносить вам пользу на каждом этапе вашего пути к программному обеспечению. Как и любой другой язык программирования, Java также имеет собственную комплексную программу. Нужно ежедневно практиковать язык, чтобы овладеть всеми различными понятиями, которые расставляют акценты в языке. Одной из таких концепций, которая очень помогает пользователям, является практика сериализации в Java.

Введение

Сериализация в контексте Java относится к процессу, в котором объект кода Java систематически преобразуется в поток байтов. Это делается для того, чтобы обеспечить эффективную передачу указанного объектного кода с одной виртуальной машины Java на другую. Впоследствии это позволяет воссоздать его с помощью десериализации. Мы используем сериализацию для достижения нескольких целей. Давайте посмотрим на самые популярные и актуальные из них в разделе ниже.

Почему используется сериализация?

Феномен представления объекта в виде последовательности байтов имеет свою долю использования в парадигме программирования. Когда процесс распространяется и на представление данных объекта, полезность возрастает во много раз. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных применений сериализации в Java.

Коммуникация

Сериализация в Java обеспечивает эффективную и быструю связь между несколькими компьютерными системами. Эти модули используют сериализацию и передачу объектов для облегчения одновременного совместного использования и проектирования различных объектов. Следовательно, это также приводит к плавному конечному выполнению. В случае объемных баз данных сериализация обеспечивает очень рациональный подход к обработке объектов.

Кэширование

Кэширование в более широком смысле относится к методу хранения информации для доступа к ней в более поздний момент времени, затрачивая на это минимальное время. Сериализация в Java требует кэширования, сводя к минимуму время, затрачиваемое на десериализацию большого объекта. Общеизвестно, что время, затрачиваемое на создание объекта, намного больше, чем время, необходимое для десериализации. Следовательно, сериализация помогает оптимизировать это время за счет кэширования относительно больших объектов в миксе.

Глубокое копирование

Глубокое копирование в Java относится к процессу копирования объектов из дерева таким образом, что он не зависит ни от одной из его предыдущих версий, которые могут быть подвержены определенным изменениям. Этот процесс клонирования значительно упрощается благодаря сериализации. Путем сериализации объекта в массив байтов и последующей его десериализации пользователь может получить копию указанного объекта.

Кросс-синхронизация виртуальных машин Java

Основное преимущество сериализации заключается в том, что она позволяет пользователю работать с разными JVM. После принятия сериализации не имеет значения, работают ли эти JVM на одной и той же или на разных архитектурах и операционных системах или нет.

Упорство

Применяя сериализацию к объекту, можно напрямую сохранять состояние элемента без каких-либо неудобств. Кроме того, это также позволяет пользователю сохранять упомянутое состояние в базе данных, которое может быть получено позже в любой момент времени в будущем.

Читать: Интервью по сериализации Java, вопросы и ответы

Сериализация объекта — задействованный процесс

Прежде чем приступить к сериализации объекта, нам сначала нужно установить, является ли он сериализуемым или нет. Теперь, как мы это определяем? Объект в Java является сериализуемым тогда и только тогда, когда его класс или любой из его родительских классов допускают реализацию интерфейса java.io.Serializable. Критерии также выполняются, если эти классы также реализуют его субинтерфейс, то есть java.io.Externalizable.

Как обсуждалось выше, кросс-синхронизация JVM является одним из наиболее эффективных способов использования сериализации. Когда мы сериализуем объект, мы преобразуем состояние этого объекта в поток байтов. В результате у нас появляется возможность перенести объект с одной виртуальной машины Java на другую. Следовательно, этот поток байтов также может быть преобразован обратно в исходный объект.

Это преобразование также называется десериализацией. Это обратный процесс сериализации, в котором поток байтов объекта от отправителя, который был ранее сериализован, воссоздается на принимающей стороне.

Преимущества сериализации в Java

При обсуждении использования и приложений сериализации в предыдущих разделах мы уже пролили некоторый свет на ее различные достоинства. Настало время погрузиться в них глубже.

• Одним из наиболее значительных преимуществ сериализации является тот факт, что это встроенная функция. Чтобы реализовать или выполнить сериализацию, вам не нужно прибегать к помощи какого-либо стороннего программного обеспечения.
• Даже для пользователей, которые являются новичками и только изучают свои веревки, сериализация — довольно простой процесс для изучения и понимания.
• Часто разработчики с разным опытом программирования сталкиваются с нюансами нового языка. Однако в случае сериализации процесс универсален и, следовательно, знаком всем разработчикам.
• Он не только прост в использовании и реализации, но также легко настраивается.
• В настоящее время существует ряд важных технологий, использующих сериализацию в своих операциях. Это связано с тем, что сериализованные потоки данных поддерживают шифрование, аутентификацию, сжатие и безопасные вычисления Java.

Недостатки сериализации в Java

Ни один язык программирования не идеален на сто процентов, и они не могут претендовать на это. В результате концепции и составляющие их процессы также не лишены собственного набора недостатков. Вот некоторые из общих недостатков, связанных с процессом сериализации.

• Некоторые процессы сериализации требуют одновременного применения десериализации. Недостатком применения десериализации является то, что она делает объекты хрупкими. В результате никогда нет полной уверенности в том, что указанный объект будет эффективно десериализован.
• Когда процесс сериализации вызывается, он вызывает создание набора переменных Transient. Эти переходные переменные при создании занимают дополнительное место в памяти. Однако многие из этих временных переменных не могут быть инициализированы, потому что конструктор не вызывается во время этих процессов. Впоследствии они в конечном итоге влияют на вариант стандартного потока Java.
• Несмотря на всю оптимизацию затрат времени, процесс сериализации становится все более неэффективным, когда речь идет об использовании памяти.
• Процесс сериализации не предлагает никакого механизма управления переходом для каждой стандартной версии Java. В результате не рекомендуется использовать его в сочетании с приложениями, которым требуется параллельный доступ без требований сторонних API.
• При использовании сериализации часто приходится идти на компромисс при получении мелкозернистого управления для доступа к объектам.

Сериализация с практической точки зрения

До сих пор мы обсуждали процесс сериализации как теоретическую концепцию, включая его различные преимущества и недостатки. Теперь пришло время углубиться в обсуждение, которое позволяет нам визуализировать сериализацию с практической точки зрения и ее реализацию. Ниже перечислены несколько случаев, которые помогают нам понять практическую реализацию сериализации.

Обязательно к прочтению: свойства и преимущества JavaBeans: как использовать?

Сериализация и наследование

Наследование в Java в широком смысле определяется как явление, при котором один класс приобретает или наследует методы и поля другого класса. Класс, который наследует свойства, называется подклассом, а класс, свойства которого наследуются, называется суперклассом. Термин суперкласс также взаимозаменяемо используется с базовым классом и родительским классом.

Наш первый случай касается сериализации в контексте суперклассов. Как правило, если надкласс является сериализуемым, то его подклассы также могут считаться сериализуемыми по умолчанию. Конечно, это справедливо только в том случае, если суперкласс реализует интерфейс Serializable. Однако существуют также определенные случаи, когда подкласс можно сериализовать, даже если суперкласс не реализует интерфейс Serializable.

Это происходит, когда подклассу удается реализовать интерфейс Serializable в единственном его качестве. Если надклассу ни при каких обстоятельствах не удается реализовать интерфейс Serializable, объекты подкласса можно сериализовать вручную, когда сам подкласс реализует сериализуемый интерфейс.

Иногда пользователь может столкнуться и с третьей возможностью. Такая возможность возникает, когда надкласс является сериализуемым, но пользователю совсем не обязательно принимать процесс по отношению к подклассу.

В подобных ситуациях есть способы сознательно предотвратить нежелательную сериализацию подкласса. Это можно сделать, реализуя методы writeObject() и readObject() в подклассе. Однако реализации только этих методов недостаточно. Наряду с написанием этих методов пользователь также должен убедиться, что указанные методы не вызывают исключение NotSerializableException из своей реализации.

Сериализация с помощью статического члена

Когда процесс сериализации реализован, он в конечном итоге игнорирует статические поля-члены в процессе. В первую очередь это связано с тем, что сериализация как процедура в значительной степени связана с последним состоянием рассматриваемого объекта. В результате, хотя данные, связанные с конкретным экземпляром класса, успешно сериализуются, связанное с ним статическое поле члена — нет.

Сериализация по отношению к XML-документам

Сериализация объектов Java в XML может быть достигнута несколькими способами. В основном они реализуются с помощью XMLEncoder и XMLDecoder. Основная цель сериализации объектов Java в XML-документы состоит в том, чтобы попытаться ограничить различные недостатки, которые сам процесс сериализации влечет за собой.

Одна из наиболее важных проблем в процессе сериализации заключается в том, что логика сохранения и восстановления сериализованных объектов основана только на внутренней структуре составляющих классов. Он не принимает во внимание какие-либо изменения, которые могли быть вызваны этими классами за время, прошедшее между сохранением объекта и его извлечением. Впоследствии это приводит к неизбежному сбою процесса десериализации.

Сериализация также приводит к проблемам с версиями. Это происходит, когда пользователь сохраняет объект, используя одну версию класса, но пытается десериализовать тот же класс, используя другую или новую версию класса. В этом случае также происходит сбой процесса десериализации.

Таким образом, чтобы избежать всех этих проблем, некоторые пользователи предпочитают сериализовать объекты в XML-документы, а не использовать традиционный подход сериализации их в двоичный формат. Кроме того, сериализация объектов Java в XML-документы также гарантирует, что объект станет удобочитаемым для человека, что обеспечивает более высокий уровень удобства.

Оформить заказ: вопросы и ответы на собеседовании по Java

Понимание внешнего интерфейса

Интерфейс Externalizable в Java очень похож на интерфейс сериализации. Разница заключается в их способности предлагать настраиваемую сериализацию. Внешний интерфейс дает вам возможность выбирать объекты, которые вы хотите сохранить в потоке, в то время как интерфейс сериализации не дает вам такой же привилегии.

Можно воспользоваться внешним интерфейсом в java.io. Внешний интерфейс также предоставляет пользователю два метода. Первый — это public void writeExternal(ObjectOutput out), выбрасывающий IOException. Другой — это public void readExternal (ObjectOutput in), выбрасывающий IOException.

Разница между сериализацией и экстернализацией

Помимо возможности предложить настраиваемую сериализацию, некоторые другие ключевые переменные также отличают сериализацию от экстернализации. В следующем сегменте мы рассмотрим их более подробно.

Реализация

Одно из основных различий между сериализуемым и внешним интерфейсами заключается в их реализации. Внешний интерфейс предполагает, что пользователь явно укажет объекты, которые он хочет сериализовать. Это не тот случай, когда вы имеете дело с сериализуемым интерфейсом. В сериализуемом интерфейсе все объекты и переменные сериализуются без какой-либо дифференциации во время выполнения.

Методы

Интерфейс Externalizable в основном состоит из двух методов. Это метод writeExternal() и метод readExternal(). С другой стороны, сериализуемый интерфейс вообще не содержит никаких методов.

Обработать

Когда кто-то выполняет процесс сериализации во внешнем интерфейсе, ему предоставляется привилегия индивидуальной сериализации. Принимая во внимание, что в сериализуемом интерфейсе каждый подвергается процессу сериализации по умолчанию.

Обратная совместимость и контроль

Внешний интерфейс поддерживает сериализацию без каких-либо оговорок в отношении рассматриваемого контроля версий. Единственная проблема с этим подходом заключается в том, что пользователь должен сам нести ответственность за сериализацию суперкласса. Напротив, интерфейс сериализации требует, чтобы одна и та же версия JVM присутствовала на обоих концах. Однако он допускает сериализацию по умолчанию всех объектов и классов, включая суперкласс.

Публичный конструктор без аргументов

При реконструкции сериализованного объекта интерфейс экстернализации требует использования общедоступного конструктора без аргументов. Это отличается в случае интерфейса сериализации, который явно не требует конструктора без аргументов, а скорее использует отражение для восстановления сериализованных объектов и классов.

Сериализация в Java: противоречия

Существует немало противоречий, связанных с концепцией сериализации в Java. Многие из них в первую очередь касаются удаления сериализации как процедуры. Широко распространено мнение, что архитекторы Oracle уже давно рассматривают возможность удаления сериализации из Java, поскольку считают это ужасной ошибкой 1997 года.

Согласно их исследованиям, недостатки в разработке процедуры сериализации таковы, что представляют угрозу для самих данных. В этой связи Марк Рейнхольд в 1997 году приписал почти треть всех уязвимостей Java процессу сериализации, даже заявив, что частное может быть и больше.

Следовательно, существует большая вероятность того, что сериализация как конструкция будет полностью удалена или заменена из анналов Java в ее предстоящих обновлениях. Это также может быть связано с тем, что большинство экспертов не считают сериализацию идеальным вариантом, который новички в Java могут реализовать в своих проектах.

Читайте также: Идеи и темы проектов Java

Получите курс по разработке программного обеспечения в лучших университетах мира. Участвуйте в программах Executive PG, Advanced Certificate Programs или Master Programs, чтобы ускорить свою карьеру.

Заключение

Обсуждение и обсуждение сериализации нельзя завершить, пролив некоторый свет на некоторые из ее лучших практик. Вот несколько из них, которые пользователь должен принять, чтобы обеспечить себе наилучшие впечатления.

• Для обозначения сериализуемых полей необходимо использовать тег javadoc@serial.
• Для файлов, представляющих сериализованные объекты, предпочтительно использовать расширение .ser.
• Обычно процесс сериализации статических или временных полей по умолчанию не одобряется.
• Если это не является абсолютно обязательным, при любых обстоятельствах следует избегать сериализации расширяемых классов.
• При реализации сериализации необходимо избегать вовлечения внутренних классов в процесс сериализации.

Если вам интересно узнать больше о Java, ООП и разработке программного обеспечения с полным стеком, ознакомьтесь с программой Executive PG upGrad и IIIT-B по разработке программного обеспечения с полным стеком, которая предназначена для работающих профессионалов и предлагает более 500 часов интенсивного обучения. Более 9 проектов и заданий, статус выпускника IIIT-B, практические практические проекты и помощь в трудоустройстве в ведущих фирмах

Подготовьтесь к карьере будущего

Подать заявку на получение степени магистра в области разработки программного обеспечения