一 序列化与反序列化

在大型开发中，序列化与反序列化是一个常见的技术点和问题。在之前我们对序列化与反序列化有过相关描述，但并不系统，更偏重于原理介绍。这里，我们将详细介绍序列化与反序列化的更多场景和应用实践。

序列化-protobuf的编码结构

二 概念回顾

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。

把Java对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。

把字节序列恢复为Java对象的过程称为对象的反序列化。

三技术方案

3.1google的protobuffer

早期google原生的protobuffer使用起来相当麻烦，首先要写.proto文件，然后编译.proto文件，生成对应的.java文件，过程较为繁琐。不过目前随着protobuf-java等jar包的提供，使用也简化了很多。github地址：https://github.com/topics/protobuffer。

3.2Java的序列化与反序列化

根据Thinking in java 3rd Edition的描述：

利用对象序列化可以实现“轻量级持久化”（lightweight persistence）。“持久化”意味着一个对象的生存周期并不取决于程序是否正在执行；它可以生存于程序的调用之间。通过将一个序列化对象写入磁盘，然后在重新调用时恢复该对象，就能够实现持久化的效果。之所以称其为“轻量级”，是因为不能用某种“persistent”（持久）关键字来简单地定义一个对象，并让系统自动维护其他细节问题（尽管将来有可能实现）。相反，对象必须在程序中显式地序列化和重组。如果需要一个更严格的持久化机制，可以考虑使用Java数据对象（JDO）或者像Hibernate之类的工具。

对象序列化的概念加入到语言中是为了提供对两种主要特性的支持：

·Java的“远程方法调用”（RMI，Remote Method Invocation）使存活于其他计算机上的对象使用起来就像是存活于本机上一样。当向远程对象发送消息时，需要通过对象序列化来传输参数和返回值。

·对Java Beans来说对象序列化也是必需的。使用一个Bean时，一般情况下是在设计阶段对它的状态信息进行配置。这种状态信息必须保存下来，并在程序启动以后，进行恢复；具体工作由对象序列化完成。

3.3io.protostuff

这是最近在项目中使用到的一个框架，本篇也将先详细描述相关的使用案例，作为本系列的开篇。

四使用示例

4.1引入maven依赖

使用的是1.5.3版本：

    io.protostuff
    protostuff-runtime
    1.5.3


    io.protostuff
    protostuff-core
    1.5.3

4.2定义实体类

4.2.1ProtoBufEntity

package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity;


import lombok.Data;


@Data
public class ProtoBufEntity {
    private String name;
    private int age;
    private String label;


    public ProtoBufEntity(){


    }


    public ProtoBufEntity(String name, Integer age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

4.2.2GroupEntity

这是一个嵌套实体类，包含了上面的ProtoBufEntity：

package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity;


import lombok.Data;
import java.util.List;


@Data
public class GroupEntity {
    private String id;


    private String name;


    private List entities;


    public GroupEntity(String id, String name, List entities) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.entities = entities;
    }
}

4.2.3应用类ProtoStuffUtils

package com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf;


import com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity.GroupEntity;
import com.flamingskys.toolbox.tool.protobuf.entity.ProtoBufEntity;
import io.protostuff.LinkedBuffer;
import io.protostuff.ProtostuffIOUtil;
import io.protostuff.Schema;
import io.protostuff.runtime.RuntimeSchema;


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;


public class ProtoStuffUtils {
    /**
     * 避免每次序列化都重新申请Buffer空间
     */
    private static LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    /**
     * 缓存Schema
     */
    private static Map, Schema<?>> schemaCache = new ConcurrentHashMap, Schema<?>>();


    /**
     * 序列化方法，把指定对象序列化成字节数组
     *
     * @param obj
     * @param 
     * @return
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static  byte[] serialize(T obj) {
        Class clazz = (Class) obj.getClass();
        Schema schema = getSchema(clazz);
        byte[] data;
        try {
            data = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } finally {
            buffer.clear();
        }


        return data;
    }


    /**
     * 反序列化方法，将字节数组反序列化成指定Class类型
     *
     * @param data
     * @param clazz
     * @param 
     * @return
     */
    public static  T deserialize(byte[] data, Class clazz) {
        Schema schema = getSchema(clazz);
        T obj = schema.newMessage();
        ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema);
        return obj;
    }


    @SuppressWarnings("unchecked")
    private static  Schema getSchema(Class clazz) {
        Schema schema = (Schema) schemaCache.get(clazz);
        if (schema == null) {
            //这个schema通过RuntimeSchema进行懒创建并缓存
            //所以可以一直调用RuntimeSchema.getSchema(),这个方法是线程安全的
            schema = RuntimeSchema.getSchema(clazz);
            if (schema == null) {
                schemaCache.put(clazz, schema);
            }
        }


        return schema;
    }


    public static void main(String[] args){
        final ProtoBufEntity entity1 = new ProtoBufEntity("aaa",20);
        final ProtoBufEntity entity2 = new ProtoBufEntity("bbb",21);
        List entitys = new ArrayList(){
            {
                add(entity1);
                add(entity2);
            }
        };
        GroupEntity group = new GroupEntity("id_1","group1", entitys);


        byte[] bytes = ProtoStuffUtils.serialize(group);
        System.out.println("序列化后: " + bytes.length);


        GroupEntity group1 = ProtoStuffUtils.deserialize(bytes,GroupEntity.class);
        System.out.println("反序列化后: " + group1.getName());


    }
}