摘要：基于提供的對象輸入輸出流和可以直接把對象作為可存儲的字節(jié)數(shù)組寫入文件也可以傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上序列化的目的主要有兩個網(wǎng)絡(luò)傳輸對象持久化當(dāng)進行遠程跨進程服務(wù)調(diào)用時需要把被傳輸?shù)膶ο缶幋a為字節(jié)數(shù)組或者對象而當(dāng)遠程服務(wù)讀取到對象或字節(jié)數(shù)組時需要將其解碼為

基于 Java 提供的對象輸入/輸出流 ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream, 可以直接把 Java 對象作為可存儲的字節(jié)數(shù)組寫入文件, 也可以傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上.

Java 序列化的目的主要有兩個:

網(wǎng)絡(luò)傳輸

對象持久化

當(dāng)進行遠程跨進程服務(wù)調(diào)用時, 需要把被傳輸?shù)?Java 對象編碼為字節(jié)數(shù)組或者 ByteBuffer 對象. 而當(dāng)遠程服務(wù)讀取到 ByteBuffer 對象或字節(jié)數(shù)組時, 需要將其解碼為發(fā)送時的 Java 對象. 這被稱為 Java 對象編解碼技術(shù).

Java 序列化僅僅是 Java 編解碼技術(shù)的一種, 由于它的種種缺陷, 衍生除了多種解碼器技術(shù)和框架.

對于跨進程的服務(wù)調(diào)用, 服務(wù)提供者可能會使用 C++ 或其他語言開發(fā), 當(dāng)我們需要和其他語言交互時, 由于 Java 序列化技術(shù)是 Java 語言內(nèi)部的私有協(xié)議, 其他語言并不支持, 所以無法對其進行反序列化.

下面我們通過一個實例看下 Java 序列化后的字節(jié)數(shù)組大小.

public class UserInfo implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String userName;
    private int userID;

    public byte[] codeC() {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        byte[] value = this.userName.getBytes();
        buffer.put(value);
        buffer.putInt(this.userID);
        buffer.flip();
        value = null;
        byte[] result = new byte[buffer.remaining()];
        buffer.get(result);
        return result;
    }

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }

    public int getUserID() {
        return userID;
    }

    public void setUserID(int userID) {
        this.userID = userID;
    }
}

public class App 
{
    public static void main( String[] args ) throws Exception {

        UserInfo userInfo = new UserInfo();
        userInfo.setUserID(100);
        userInfo.setUserName("Welcome to Netty");

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
        objectOutputStream.writeObject(userInfo);
        objectOutputStream.flush();
        objectOutputStream.close();

        byte[] bytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();

        System.out.println("The jdk serializable length is: " + bytes.length);
        System.out.println("The byte array serializable length is: " + userInfo.codeC().length);
    }
}

測試結(jié)果

The jdk serializable length is: 102
The byte array serializable length is: 20

測試結(jié)果令人震驚, 采用 JDK 序列化機制編碼后的二進制數(shù)組大小盡然是二進制編碼的 5.1 倍. 在同等情況下, 編碼后的字節(jié)數(shù)組越大, 存儲的時候就越占空間, 存儲的硬件成本就越高, 并且在網(wǎng)絡(luò)傳輸時更占帶寬, 導(dǎo)致系統(tǒng)的吞吐量降低.

可以讓創(chuàng)建代碼循環(huán) 100 萬次, 然后在前后加入獲取系統(tǒng)時間.

Protobuf 全稱 Google Protocole Buffers, 它由谷歌開源而來, 在谷歌內(nèi)部久經(jīng)考驗. 它將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以 .proto 文件進行描述, 通過代碼生成工具可以生成對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 POJO 對象和 Protobuf 相關(guān)的屬性和方法.

它的特點如下.

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲格式(XML JSON等);

高效的編解碼性能;

語言無關(guān)、平臺無關(guān)、擴展性好;

官方支持 Java、C++ 和 Python 三種語言.

為什么不使用 xml. 盡管 xml 的可讀性和可擴展性非常好, 也非常適合描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 但是 xml 解析的時間開銷和 xml 為了可讀性而犧牲的空間開銷都非常大, 因此不適合做高性能的通信協(xié)議. Protobuf 使用二進制編碼, 在空間和性能上具有更大的優(yōu)勢.

Protobuf 另一個比較吸引人的地方就是它的 數(shù)據(jù)描述文件和代碼生成機制, 利用數(shù)據(jù)描述文件對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行說明的優(yōu)點如下.

文本化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述語言, 可以實現(xiàn)語言和平臺無關(guān), 特別適合異構(gòu)系統(tǒng)間的集成.

通過標(biāo)識字段的順序, 可以實現(xiàn)協(xié)議的前向兼容;

自動代碼生成, 不需要手工編寫同樣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 C++ 和 Java 版本;

方便后續(xù)的管理和維護. 相比于代碼, 結(jié)構(gòu)化的文檔更容易管理和維護.

我們判斷一個編碼器框架的優(yōu)劣時, 往往會考慮以下幾個因素.

是否支持跨語言, 支持的語言種類是否豐富;

編碼后的碼流大小;

編解碼的性能;

類庫是否小巧, API 使用是否方便;

使用者需要手工開發(fā)的工作量和難度.