transient的作用及序列化
1.transient 介紹
Java中的transient關鍵字，transient是短暫的意思。對於transient 修飾的成員變量，在類的實例對象的序列化處理過程中會被忽略。 因此，transient變量不會貫穿對象的序列化和反序列化，生命周期僅存於調用者的內存中而不會寫到磁盤裡進行持久化。
（1）序列化
Java中對象的序列化指的是將對象轉換成以位元組序列的形式來表示，這些位元組序列包含了對象的數據和信息，一個序列化後的對象可以被寫到數據庫或文件中，也可用於網絡傳輸。一般地，當我們使用緩存cache（內存空間不夠有可能會本地存儲到硬盤）或遠程調用rpc（網絡傳輸）的時候，經常需要讓實體類實現Serializable接口，目的就是為了讓其可序列化。當然，序列化後的最終目的是為了反序列化，恢復成原先的Java對象實例。所以序列化後的位元組序列都是可以恢復成Java對象的，這個過程就是反序列化。
（2）為什麼要用transient關鍵字？
在持久化對象時，對於一些特殊的數據成員（如用戶的密碼，銀行卡號等），我們不想用序列化機制來保存它。為了在一個特定對象的一個成員變量上關閉序列化，可以在這個成員變量前加上關鍵字transient。
（3）transient的作用
transient是Java語言的關鍵字，用來表示一個成員變量不是該對象序列化的一部分。當一個對象被序列化的時候，transient型變量的值不包括在序列化的結果中。而非transient型的變量是被包括進去的。 注意static修飾的靜態變量天然就是不可序
2. transient 使用總結
（1）一旦變量被transient修飾，變量將不再是對象持久化的一部分，該變量內容在序列化後無法被訪問。
（2） transient關鍵字只能修飾變量，而不能修飾方法和類。注意，本地變量是不能被transient關鍵字修飾的。變量如果是用戶自定義類變量，則該類需要實現Serializable接口。
（3）一個靜態變量不管是否被transient修飾，均不能被序列化(如果反序列化後類中static變量還有值，則值為當前JVM中對應static變量的值)。序列化保存的是對象狀態，靜態變量保存的是類狀態，因此序列化並不保存靜態變量。
3. 序列化及反序列化
- 序列化
是指將Java對象保存為二進制位元組碼的過程。
- 反序列化
將二進制位元組碼重新轉成Java對象的過程。
（1）為什麼序列化
- 我們知道，一般Java對象的生命周期比Java虛擬機短，而實際的開發中，我們需要
在Jvm停止後能夠繼續持有對象，這個時候就需要用到序列化技術將對象持久到磁盤或數據庫。
- 在多個項目進行RPC調用的，需要在網絡上傳輸JavaBean對象。我們知道數據只能以二進制的
形式才能在網絡上進行傳輸。所以也需要用到序列化技術。
（2）序列化的底層原理
1. 程序入口：
writeObject（obj）
Student stu1 = new Student(1001, "jack", "play");
Student stu2 = new Student(1002, "tom", "sleep");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:\\stu.dat"));
oos.writeObject(stu1);
oos.writeObject(stu2);
oos.close();
- 序列化
- 在調用writeObject()方法之前，會先調用ObjectOutputStream的構造函數，生成
一個ObjectOutputStream對象。
public ObjectOutputStream(OutputStream out) throws IOException {
verifySubclass();
// bout是底層的數據位元組容器
bout = new BlockDataOutputStream(out);
handles = new HandleTable(10, (float) 3.00);
subs = new ReplaceTable(10, (float) 3.00);
enableOverride = false;
// 寫入序列化文件頭
writeStreamHeader();
// 設置文件緩存刷新配置
bout.setBlockDataMode(true);
if (extendedDebugInfo) {
debugInfoStack = new DebugTraceInfoStack();
} else {
debugInfoStack = null;
}
}
writeStreamHeader的方法內容如下：
protected void writeStreamHeader() throws IOException {
bout.writeShort(STREAM_MAGIC);
bout.writeShort(STREAM_MAGIC);
}
3. 調用writeObject()方法進行具體的序列化寫入
public final void writeObject(Object obj) throws IOException {
if (enableOverride) {
writeObjectOverride(obj);
return;
}
try {
writeObject0(obj, false);
} catch (IOException ex) {
if (depth == 0) {
writeFatalException(ex);
}
throw ex;
}
}
- writeObject0的具體內容
private void writeObject0(Object obj, boolean unshared)
throws IOException
{
boolean oldMode = bout.setBlockDataMode(false);
depth++;
try {
// handle previously written and non-replaceable objects
int h;
if ((obj = subs.lookup(obj)) == null) {
writeNull();
return;
} else if (!unshared && (h = handles.lookup(obj)) != -1) {
writeHandle(h);
return;
} else if (obj instanceof Class) {
writeClass((Class) obj, unshared);
return;
} else if (obj instanceof ObjectStreamClass) {
writeClassDesc((ObjectStreamClass) obj, unshared);
return;
}
// check for replacement object
Object orig = obj;
// 需要序列的對象的Class對象
Class<?> cl = obj.getClass();
ObjectStreamClass desc;
for (;;) {
// 提示：跳過檢查string和數組
// REMIND: skip this check for strings/arrays?
Class<?> repCl;
// 創建描述c1的ObjectStreamClass對象
desc = ObjectStreamClass.lookup(cl, true);
if (!desc.hasWriteReplaceMethod() ||
(obj = desc.invokeWriteReplace(obj)) == null ||
(repCl = obj.getClass()) == cl)
{
break;
}
cl = repCl;
}
if (enableReplace) {
Object rep = replaceObject(obj);
if (rep != obj && rep != null) {
cl = rep.getClass();
desc = ObjectStreamClass.lookup(cl, true);
}
obj = rep;
}
// if object replaced, run through original checks a second time
if (obj != orig) {
subs.assign(orig, obj);
if (obj == null) {
writeNull();
return;
} else if (!unshared && (h = handles.lookup(obj)) != -1) {
writeHandle(h);
return;
} else if (obj instanceof Class) {
writeClass((Class) obj, unshared);
return;
} else if (obj instanceof ObjectStreamClass) {
writeClassDesc((ObjectStreamClass) obj, unshared);
return;
}
}
// remaining cases
// 根據實際要寫入的類型，進行不同的寫入操作
// 由此可以看出String、Array、Enum是直接寫入操作的
if (obj instanceof String) {
writeString((String) obj, unshared);
} else if (cl.isArray()) {
writeArray(obj, desc, unshared);
} else if (obj instanceof Enum) {
writeEnum((Enum<?>) obj, desc, unshared);
} else if (obj instanceof Serializable) {
// 實現序列化接口的都會執行下面的方法
// 從這裡也可以看出Serializable是一個標記接口，其本身並沒有什麼意義
writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);
} else {
if (extendedDebugInfo) {
throw new NotSerializableException(
cl.getName() + "\n" + debugInfoStack.toString());
} else {
throw new NotSerializableException(cl.getName());
}
}
} finally {
depth--;
bout.setBlockDataMode(oldMode);
}
}
從上面可以看出主要做了兩件事
- 創建了ObjectStreamClass對象
- 根據實際要寫入的類型，進行不同的寫入操作
writeOrdinaryObject()
為什麼說序列化並不安全
因為序列化的對象數據轉換為二進制，並且完全可逆。但是在RMI調用時
所有private字段的數據都以明文二進制的形式出現在網絡的套接字上，這顯然是不安全的
解決方案：
- 1、 序列化Hook化（移位和複位）
- 2、 序列數據加密和簽名
- 3、 利用transient的特性解決
- 4、 打包和解包代理
4. transient 在序列化底層的應用
static和transient修飾的字段不能被序列化。
private static ObjectStreamField[] getDefaultSerialFields(Class<?> cl) {
Field[] clFields = cl.getDeclaredFields();
ArrayList<ObjectStreamField> list = new ArrayList<>();
int mask = Modifier.STATIC | Modifier.TRANSIENT;
for (int i = 0; i < clFields.length; i++) {
if ((clFields[i].getModifiers() & mask) == 0) {
list.add(new ObjectStreamField(clFields[i], false, true));
}
}
int size = list.size();
return (size == 0) ? NO_FIELDS :
list.toArray(new ObjectStreamField[size]);
}
