对象序列化与反序列化：ObjectInputStream、ObjectOutputStream 与 NIO（New I/O）简介

bicheng/2025/9/28 21:52:29/文章来源:href="https://blog.51cto.com/u_15700799/14126056" target="_blank"

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开篇语

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前序

在Java中，对象序列化和反序列化是用于将对象转换为字节流，并将字节流恢复为对象的过程。这一机制在网络传输、持久化存储等场景中广泛应用。Java还提供了强大的**NIO（New I/O）**库，它提供了一种更高效、灵活的方式来处理I/O操作，尤其是在处理大量数据和高性能要求时。

本文将介绍如何使用ObjectInputStream和ObjectOutputStream进行对象的序列化与反序列化，以及Java NIO的基本概念和应用。

前言

Java的输入输出（I/O）框架是其核心部分之一，它允许程序与外部世界进行数据交换。在Java中，对象序列化和反序列化机制提供了一种方便的方式来将对象转换为字节流并进行存储或传输。此外，Java的NIO（New I/O）库提供了对文件和网络操作的更高效、更灵活的支持。

通过学习对象序列化、反序列化以及NIO的使用，你将能够更高效地管理和处理数据流，并应用于网络通信、文件存储等场景中。

第一部分：对象序列化与反序列化

1.1 什么是对象序列化与反序列化？

序列化：是将对象的状态转换为字节流的过程，以便将对象存储在磁盘、通过网络传输或持久化存储。序列化的过程将对象转换为字节流，使得对象能够跨网络传输或保存在文件中。
反序列化：是将字节流转换为对象的过程，它是序列化的逆过程。通过反序列化，可以恢复序列化的对象。

Java通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream类提供了序列化和反序列化的功能。需要注意的是，只有实现了Serializable接口的类才能被序列化。

1.2 `ObjectOutputStream`：对象序列化

ObjectOutputStream类用于将对象写入输出流，进行序列化操作。

示例：使用`ObjectOutputStream`进行对象序列化

import java.io.*;public class ObjectSerializationExample {public static void main(String[] args) {try (ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat"))) {Person person = new Person("John", 30);objectOutputStream.writeObject(person);System.out.println("Object serialized successfully!");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}class Person implements Serializable {private String name;private int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{name='" + name + "', age=" + age + '}';}
}

解释：

Person类实现了Serializable接口，表示它可以被序列化。
ObjectOutputStream将person对象写入object.dat文件中。

1.3 `ObjectInputStream`：对象反序列化

ObjectInputStream类用于从输入流中读取字节流并将其转换回对象。

示例：使用`ObjectInputStream`进行对象反序列化

import java.io.*;public class ObjectDeserializationExample {public static void main(String[] args) {try (ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat"))) {Person person = (Person) objectInputStream.readObject();System.out.println("Deserialized object: " + person);} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}

解释：

ObjectInputStream从object.dat文件中读取字节流，并将其反序列化为Person对象。
反序列化后的Person对象可以像普通对象一样使用。

1.4 序列化和反序列化的常见问题

Serializable接口：为了使一个类的对象能够被序列化，类必须实现Serializable接口。这个接口本身没有方法，它只是一个标记接口。
serialVersionUID：在类的定义中，通常会定义一个serialVersionUID字段，它是序列化版本控制的标识符。不同版本的类如果序列化和反序列化时不一致，可能会出现InvalidClassException异常。

示例：使用`serialVersionUID`

class Person implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L; // 定义序列化版本号private String name;private int age;// 构造器、getter、setter省略...
}

第二部分：NIO（New I/O）简介

2.1 什么是NIO？

NIO（New I/O）是Java 1.4引入的一套新的输入输出API，旨在提供比传统I/O（基于流的I/O）更高效的方式来处理文件、网络等数据的输入和输出操作。与传统的I/O不同，NIO使用了基于缓冲区（Buffer）和通道（Channel）的方式来进行数据的读写。

NIO的核心组件包括：

Buffer：数据存储区域，数据从通道（Channel）中读取到Buffer，或从Buffer写入到Channel。
Channel：通道是对I/O操作的抽象，提供了双向的数据传输功能。常见的通道包括FileChannel、SocketChannel等。
Selector：选择器用于非阻塞I/O，允许一个线程处理多个通道，实现多路复用。

2.2 NIO与传统I/O的区别

传统I/O：基于流（InputStream、OutputStream）进行数据读取和写入。每次操作都需要直接从源或目标读取/写入字节。
NIO：基于缓冲区（Buffer）和通道（Channel）进行数据处理，支持非阻塞I/O，可以同时操作多个I/O通道，适用于高并发、高性能的场景。

2.3 NIO的核心类

Buffer：存储数据的容器，支持不同类型的数据（如字节、字符、整数等）。
Channel：用于执行I/O操作的通道。常用的Channel类有FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel等。
Selector：提供了非阻塞I/O的能力，使得一个线程可以管理多个I/O通道。

2.4 使用NIO进行文件操作

NIO提供了Files类和Path类来进行文件的处理。这些类提供了更高效、更简洁的文件读写操作。

示例：使用NIO读取文件

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;public class NIOFileExample {public static void main(String[] args) {Path path = Paths.get("example.txt");try {// 读取文件内容String content = new String(Files.readAllBytes(path));System.out.println(content);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解释：

Paths.get()方法用于获取文件的路径。
Files.readAllBytes()方法读取文件的所有字节，并将其转换为字符串。

示例：使用NIO写入文件

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;public class NIOWriteExample {public static void main(String[] args) {Path path = Paths.get("output.txt");try {// 写入文件String content = "Hello, NIO!";Files.write(path, content.getBytes());System.out.println("Data written to file.");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解释：

Files.write()方法将数据写入指定的文件。如果文件不存在，NIO会自动创建文件。

2.5 NIO的优势

非阻塞I/O：NIO支持非阻塞I/O，能够有效地管理多个I/O操作，提高程序的并发性能。
缓冲区管理：NIO通过Buffer类进行数据存储和管理，能够高效地进行批量数据的读取和写入。
更好的性能：在处理大规模数据时，NIO的性能明显优于传统I/O。

总结

Java的对象序列化与反序列化机制通过ObjectInputStream和ObjectOutputStream类为我们提供了便捷的对象存储与传输方式。而**NIO（New I/O）**作为Java I/O体系的重要组成部分，提供了比传统I/O更高效的I/O操作机制，特别是在高并发、非阻塞I/O场景中表现出色。

理解这些工具和机制，并掌握它们的使用方法，可以帮助你在网络通信、文件操作、数据存储等场景中写出高效的Java应用程序。

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