0、背景

当两个进程在进行远程通信时，彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据，都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列，才能在网络上传送；接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

本文主要对几种常见Java序列化方式进行实现。包括Java原生以流的方法进行的序列化、Json序列化、FastJson序列化、Protobuff序列化、Hessian序列化和Kyro序列化。

1、java原生序列化方式

这种方式只能将支持 java.io.Serializable 接口的对象写入流中。每个 serializable 对象的类都被编码，编码内容包括类名和类签名、对象的字段值和数组值，以及从初始对象中引用的其他所有对象的闭包。

java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。只有实现了Serializable和Externalizable接口的类的对象才能被序列化。

java.io.ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。

import java.io.*;
import java.util.Date;

public class ObjectSaver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*其中的  ./objectFile.obj 表示存放序列化对象的文件*/

        
        //序列化对象
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("./objectFile.obj"));
        Customer customer = new Customer("小韩", 24);    
        out.writeObject("你好!");    //写入字面值常量
        out.writeObject(new Date());    //写入匿名Date对象
        out.writeObject(customer);    //写入customer对象
        out.close();

        
        //反序列化对象
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("./objectFile.obj"));
        System.out.println("obj1 " + (String) in.readObject());    //读取字面值常量
        System.out.println("obj2 " + (Date) in.readObject());    //读取匿名Date对象
        Customer obj3 = (Customer) in.readObject();    //读取customer对象
        System.out.println("obj3 " + obj3);
        in.close();
    }
}

class Customer implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    public Customer(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String toString() {
        return "name=" + name + ", age=" + age;
    }
}

2、json序列化

Json序列化一般会使用jackson包，通过ObjectMapper类来进行一些操作，比如将对象转化为byte数组或者将json串转化为对象。现在的大多数公司都将json作为服务器端返回的数据格式。比如调用一个服务器接口，通常的请求为xxx.json?a=xxx&b=xxx的形式。Json序列化示例代码如下所示：

package serialize;
 
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
/**
 * 
 * @author liqqc
 *
 */
public class JsonSerialize {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new JsonSerialize().start();
    }
 
    public void start() throws IOException {
        User u = new User();
        List<User> friends = new ArrayList<>();
        u.setUserName("张三");
        u.setPassWord("123456");
        u.setUserInfo("张三是一个很好的人");
        u.setFriends(friends);
 
        User f1 = new User();
        f1.setUserName("李四");
        f1.setPassWord("123456");
        f1.setUserInfo("李四是一个很坏的人");
 
        User f2 = new User();
        f2.setUserName("王五");
        f2.setPassWord("123456");
        f2.setUserInfo("王五是一个很好的人");
 
        friends.add(f1);
        friends.add(f2);
 
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        Long t1 = System.currentTimeMillis();
        byte[] writeValueAsBytes = null;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            writeValueAsBytes = mapper.writeValueAsBytes(u);
        }
        System.out.println("json serialize: " + (System.currentTimeMillis() - t1) + "ms; 总大小：" + writeValueAsBytes.length);
        Long t2 = System.currentTimeMillis();
        User user = mapper.readValue(writeValueAsBytes, User.class);
        System.out.println("json deserialize: " + (System.currentTimeMillis() - t2) + "ms; User: " + user);
 
    }
}

运行结果：

json serialize: 55ms; 总大小：341
json deserialize: 35ms; User: User [userId=null, userName=张三, passWord=123456, userInfo=张三是一个很好的人, friends=[User [userId=null, userName=李四, passWord=123456, userInfo=李四是一个很坏的人, friends=null], User [userId=null, userName=王五, passWord=123456, userInfo=王五是一个很好的人, friends=null]]]

3、Fastjson序列化

fastjson 是由阿里巴巴开发的一个性能很好的Java 语言实现的 Json解析器和生成器。特点：速度快，测试表明fastjson具有极快的性能，超越任其他的java json parser。功能强大，完全支持java bean、集合、Map、日期、Enum，支持范型和自省。无依赖，能够直接运行在Java SE 5.0以上版本
支持Android。使用时候需引入FastJson第三方jar包。FastJson序列化代码示例如下所示：

package serialize;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
import com.alibaba.fastjson.JSON;
/**
 * 
 * @author liqqc
 *
 */
public class FastJsonSerialize {
 
    public static void main(String[] args) {
        new FastJsonSerialize().start();
    }
 
    public void start(){
        User u = new User();
        List<User> friends = new ArrayList<>();
        u.setUserName("张三");
        u.setPassWord("123456");
        u.setUserInfo("张三是一个很牛逼的人");
        u.setFriends(friends);
 
        User f1 = new User();
        f1.setUserName("李四");
        f1.setPassWord("123456");
        f1.setUserInfo("李四是一个很牛逼的人");
 
        User f2 = new User();
        f2.setUserName("王五");
        f2.setPassWord("123456");
        f2.setUserInfo("王五是一个很牛逼的人");
 
        friends.add(f1);
        friends.add(f2);
 
        //序列化  
        Long t1 = System.currentTimeMillis();
        String text = null;
        for(int i = 0; i<10; i++) {
            text = JSON.toJSONString(u); 
        }
        System.out.println("fastJson serialize: " +(System.currentTimeMillis() - t1) + "ms; 总大小：" + text.getBytes().length);
        //反序列化  
        Long t2 = System.currentTimeMillis();
        User user = JSON.parseObject(text, User.class);
        System.out.println("fastJson serialize: " + (System.currentTimeMillis() -t2) + "ms; User: " + user);
    }
}

运行结果：

fastJson serialize: 284ms; 总大小：269
fastJson serialize: 26ms; User: User [userId=null, userName=张三, passWord=123456, userInfo=张三是一个很牛逼的人, friends=[User [userId=null, userName=李四, passWord=123456, userInfo=李四是一个很牛逼的人, friends=null], User [userId=null, userName=王五, passWord=123456, userInfo=王五是一个很牛逼的人, friends=null]]]

4、ProtoBuff序列化

ProtocolBuffer是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据序列化。适合做数据存储或 RPC 数据交换格式。可用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。

优点：跨语言；序列化后数据占用空间比JSON小，JSON有一定的格式，在数据量上还有可以压缩的空间。

缺点：它以二进制的方式存储，无法直接读取编辑，除非你有 .proto 定义，否则无法直接读出 Protobuffer的任何内容。

其与thrift的对比：两者语法类似，都支持版本向后兼容和向前兼容，thrift侧重点是构建跨语言的可伸缩的服务，支持的语言多，同时提供了全套RPC解决方案，可以很方便的直接构建服务，不需要做太多其他的工作。 Protobuffer主要是一种序列化机制，在数据序列化上进行性能比较，Protobuffer相对较好。

ProtoBuff序列化对象可以很大程度上将其压缩，可以大大减少数据传输大小，提高系统性能。对于大量数据的缓存，也可以提高缓存中数据存储量。原始的ProtoBuff需要自己写.proto文件，通过编译器将其转换为java文件，显得比较繁琐。百度研发的jprotobuf框架将Google原始的protobuf进行了封装，对其进行简化，仅提供序列化和反序列化方法。其实用上也比较简洁，通过对JavaBean中的字段进行注解就行，不需要撰写.proto文件和实用编译器将其生成.java文件，百度的jprotobuf都替我们做了这些事情了。

第一步：使用注解的方式写User类为protoBuff序列化做准备:

package serialize;
 
import java.io.Serializable;
import java.util.List;
import com.baidu.bjf.remoting.protobuf.FieldType;
import com.baidu.bjf.remoting.protobuf.annotation.Protobuf;
 
public class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -7890663945232864573L;
 
    @Protobuf(fieldType = FieldType.INT32, required = false, order = 1)
    private Integer userId;
 
    @Protobuf(fieldType = FieldType.STRING, required = false, order = 2)
    private String userName;
 
    @Protobuf(fieldType = FieldType.STRING, required = false, order = 3)
    private String passWord;
 
    @Protobuf(fieldType = FieldType.STRING, required = false, order = 4)
    private String userInfo;
 
    @Protobuf(fieldType = FieldType.OBJECT, required = false, order = 5)
    private List<User> friends;
 
    public Integer getUserId() {
        return userId;
    }
 
    public void setUserId(Integer userId) {
        this.userId = userId;
    }
 
    public String getUserName() {
        return userName;
    }
 
    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }
 
    public String getPassWord() {
        return passWord;
    }
 
    public void setPassWord(String passWord) {
        this.passWord = passWord;
    }
 
    public String getUserInfo() {
        return userInfo;
    }
 
    public void setUserInfo(String userInfo) {
        this.userInfo = userInfo;
    }
 
    public List<User> getFriends() {
        return friends;
    }
 
    public void setFriends(List<User> friends) {
        this.friends = friends;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "User [userId=" + userId + ", userName=" + userName + ", passWord=" + passWord + ", userInfo=" + userInfo
                + ", friends=" + friends + "]";
    }
 
}

第二步：写jprotobuf序列化代码：

package serialize;
 
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
import com.baidu.bjf.remoting.protobuf.Codec;
import com.baidu.bjf.remoting.protobuf.ProtobufProxy;
/**
 * 
 * @author liqqc
 *
 */
public class ProtoBuffSerialize {
 
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new ProtoBuffSerialize().start();
    }
 
    public void start() throws IOException {
        Codec<User> studentClassCodec = ProtobufProxy.create(User.class, false);
 
        User u2 = new User();
        List<User> friends = new ArrayList<>();
        u2.setUserName("张三");
        u2.setPassWord("123456");
        u2.setUserInfo("张三是一个很牛逼的人");
        u2.setFriends(friends);
 
        User f1 = new User();
        f1.setUserName("李四");
        f1.setPassWord("123456");
        f1.setUserInfo("李四是一个很牛逼的人");
 
        User f2 = new User();
        f2.setUserName("王五");
        f2.setPassWord("123456");
        f2.setUserInfo("王五是一个很牛逼的人");
        friends.add(f1);
        friends.add(f2);
 
        Long stime_jpb_encode = System.currentTimeMillis();
        byte[] bytes = null;
        for(int i = 0; i<10; i++) {
            bytes = studentClassCodec.encode(u2);
        }
        System.out.println("jprotobuf序列化耗时：" + (System.currentTimeMillis() - stime_jpb_encode) + "ms; 总大小：" + bytes.length);
 
        Long stime_jpb_decode = System.currentTimeMillis();
        User user = studentClassCodec.decode(bytes);
        Long etime_jpb_decode = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("jprotobuf反序列化耗时："+ (etime_jpb_decode-stime_jpb_decode) + "ms; User: " + user);
    }
}

运行结果：

jprotobuf序列化耗时：9ms; 总大小：148
jprotobuf反序列化耗时：0ms; User: User [userId=null, userName=张三, passWord=123456, userInfo=张三是一个很牛逼的人, friends=[User [userId=null, userName=李四, passWord=123456, userInfo=李四是一个很牛逼的人, friends=null], User [userId=null, userName=王五, passWord=123456, userInfo=王五是一个很牛逼的人, friends=null]]]

5、Hessian序列化

Hessian是一个支持跨语言传输的二进制文本序列化协议，对比Java默认的序列化，Hessian的使用较简单，并且性能较高，现在的主流远程通讯框架几乎都支持Hessian，比如Dubbo，默认使用的就是Hessian，不过是Hessian的重构版。

和java原生的Serializable序列化比较,hessian序列化的效率更高，且序列化的数据更小，在基于RPC的调用方式中性能更好。

Hessian序列化是一种支持动态类型、跨语言、基于对象传输的网络协议，Java对象序列化的二进制流可以被其他语言（如，c++，python）。特性如下：

• 自描述序列化类型。不依赖外部描述文件或者接口定义，用一个字节表示常用的基础类型，极大缩短二进制流。
• 语言无关，支持脚本语言
• 协议简单，比Java原生序列化高效 相比hessian1，hessian2中增加了压缩编码，其序列化二进制流大小事Java序列化的50%，序列化耗时是Java序列化的30%，反序列化耗时是Java序列化的20%。

Hessian会把复杂的对象所有属性存储在一个Map中进行序列化。所以在父类、子类中存在同名成员变量的情况下，hessian序列化时，先序列化子类，然后序列化父类。因此，反序列化结果会导致子类同名成员变量被父类的值覆盖。

换个思路，既然你继承了一个父类，当然希望复用的越多越好，所以，使用hessian序列化的时候，避免开这一点就行了。

6、Kyro序列化

Kyro序列化是主流的比较成熟的序列化方案之一，目前广泛使用在大数据组件中，比如Hive、Storm等，性能比起Hessian还要优越，但是缺陷较明显，不支持跨语言交互，在dubbo2.6.x版本开始已经加入了Kyro序列化的支持

kryo是一个高性能的序列化/反序列化工具，由于其变长存储特性并使用了字节码生成机制，拥有较高的运行速度和较小的体积。

kryo可以记录类型信息，这算是kryo的一大特点了，就是可以把对象信息直接写到序列化数据里，反序列化的时候可以精确地找到原始类信息，不会出错，这意味着在写readxxx方法时，无需传入Class或Type类信息。相应的，kryo提供两种读写方式。记录类型信息的writeClassAndObject/readClassAndObject方法，以及传统的writeObject/readObject方法。

kryo性能非常好。比kyro更高效的序列化库就只有google的protobuf了（而且两者性能很接近），protobuf有个缺点就是要传输的每一个类的结构都要生成对应的proto文件（也可以都放在同一个proto文件中，如果考虑到扩展性的话，不建议放在一个proto文件中），如果某个类发生修改，还得重新生成该类对应的proto文件；另外考虑到项目中用的全部是java技术栈，不存在不同编程语言间的兼容性问题，因此最终采用了kryo作为序列化库。

使用场景：（数据交换或数据持久化）比如使用kryo把对象序列化成字节数组发送给消息队列或者放到redis等Nosql中等等应用场景。
注意：由于kryo不是线程安全的，针对多线程情况下的使用，要对kryo进行一个简单的封装设计，从而可以多线程安全的使用序列化和反序列化

kryo的对象本身不是线程安全的，所以我们有两种选择来保障线程安全：

①使用Threadlocal来保障线程安全:

private static final ThreadLocal<Kryo> kryoLocal = new ThreadLocal<Kryo>() {
    protected Kryo initialValue() {
        Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.setInstantiatorStrategy(new Kryo.DefaultInstantiatorStrategy(
                    new StdInstantiatorStrategy()));
        return kryo;
    };
};

②使用kryo提供的pool:

public KryoPool newKryoPool() {
        return new KryoPool.Builder(() -> {
            final Kryo kryo = new Kryo();
            kryo.setInstantiatorStrategy(new Kryo.DefaultInstantiatorStrategy(
                    new StdInstantiatorStrategy()));
            return kryo;
        }).softReferences().build();
    }

关于kryo的一些具体知识点可以访问链接：