标签：tac isarray values tcl put ret order other return
Java序列化是指把Java对象保存为二进制字节码的过程，Java反序列化是指把二进制码重新转换成Java对象的过程。
那么为什么需要序列化呢？
第一种情况是：一般情况下Java对象的声明周期都比Java虚拟机的要短，实际应用中我们希望在JVM停止运行之后能够持久化指定的对象，这时候就需要把对象进行序列化之后保存。
第二种情况是：需要把Java对象通过网络进行传输的时候。因为数据只能够以二进制的形式在网络中进行传输，因此当把对象通过网络发送出去之前需要先序列化成二进制数据，在接收端读到二进制数据之后反序列化成Java对象。
本部分以序列化到文件为例讲解Java序列化的基本用法。
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package com.beautyboss.slogen;import java.io.*;/*** Author : Slogen* AddTime : 17/4/30*/public class SerializableTest {public static void main(String[] args) throws Exception {FileOutputStream fos = new FileOutputStream("temp.out");ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);TestObject testObject = new TestObject();oos.writeObject(testObject);oos.flush();oos.close();FileInputStream fis = new FileInputStream("temp.out");ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);TestObject deTest = (TestObject) ois.readObject();System.out.println(deTest.testValue);System.out.println(deTest.parentValue);System.out.println(deTest.innerObject.innerValue);}}class Parent implements Serializable {private static final long serialVersionUID = -4963266899668807475L;public int parentValue = 100;}class InnerObject implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 5704957411985783570L;public int innerValue = 200;}class TestObject extends Parent implements Serializable {private static final long serialVersionUID = -3186721026267206914L;public int testValue = 300;public InnerObject innerObject = new InnerObject();} |
程序执行完用vim打开temp.out文件，可以看到
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0000000: aced 0005 7372 0020 636f 6d2e 6265 6175 ....sr. com.beau0000010: 7479 626f 7373 2e73 6c6f 6765 6e2e 5465 tyboss.slogen.Te0000020: 7374 4f62 6a65 6374 d3c6 7e1c 4f13 2afe stObject..~.O.*.0000030: 0200 0249 0009 7465 7374 5661 6c75 654c ...I..testValueL0000040: 000b 696e 6e65 724f 626a 6563 7474 0023 ..innerObjectt.#0000050: 4c63 6f6d 2f62 6561 7574 7962 6f73 732f Lcom/beautyboss/0000060: 736c 6f67 656e 2f49 6e6e 6572 4f62 6a65 slogen/InnerObje0000070: 6374 3b78 7200 1c63 6f6d 2e62 6561 7574 ct;xr..com.beaut0000080: 7962 6f73 732e 736c 6f67 656e 2e50 6172 yboss.slogen.Par0000090: 656e 74bb 1eef 0d1f c950 cd02 0001 4900 ent......P....I.00000a0: 0b70 6172 656e 7456 616c 7565 7870 0000 .parentValuexp..00000b0: 0064 0000 012c 7372 0021 636f 6d2e 6265 .d...,sr.!com.be00000c0: 6175 7479 626f 7373 2e73 6c6f 6765 6e2e autyboss.slogen.00000d0: 496e 6e65 724f 626a 6563 744f 2c14 8a40 InnerObjectO,..@00000e0: 24fb 1202 0001 4900 0a69 6e6e 6572 5661 $.....I..innerVa00000f0: 6c75 6578 7000 0000 c8 luexp.... |
调用ObjectOutputStream.writeObject()和ObjectInputStream.readObject()之后究竟做了什么？temp.out文件中的二进制分别代表什么意思？
别急，且听我娓娓道来。
官方文档对这个类的介绍如下
Serialization’s descriptor for classes. It contains the name and serialVersionUID of the class. The ObjectStreamClass for a specific class loaded in this Java VM can be found/created using the lookup method.
可以看到ObjectStreamClass这个是类的序列化描述符，这个类可以描述需要被序列化的类的元数据，包括被序列化的类的名字以及序列号。可以通过lookup()方法来查找/创建在这个JVM中加载的特定的ObjectStreamClass对象。
在调用wroteObject()进行序列化之前会先调用ObjectOutputStream的构造函数生成一个ObjectOutputStream对象，构造函数如下:
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public ObjectOutputStream(OutputStream out) throws IOException { verifySubclass(); // bout表示底层的字节数据容器 bout = new BlockDataOutputStream(out); handles = new HandleTable(10, (float) 3.00); subs = new ReplaceTable(10, (float) 3.00); enableOverride = false; writeStreamHeader(); // 写入文件头 bout.setBlockDataMode(true); // flush数据 if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack = new DebugTraceInfoStack(); } else { debugInfoStack = null; }} |
构造函数中首先会把bout对绑定到底层的字节数据容器，接着会调用writeStreamHeader()方法，该方法实现如下:
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protected void writeStreamHeader() throws IOException { bout.writeShort(STREAM_MAGIC); bout.writeShort(STREAM_VERSION);} |
在writeStreamHeader()方法中首先会往底层字节容器中写入表示序列化的Magic Number以及版本号，定义为
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/** * Magic number that is written to the stream header. */final static short STREAM_MAGIC = (short)0xaced;/** * Version number that is written to the stream header. */final static short STREAM_VERSION = 5; |
接下来会调用writeObject()方法进行序列化,实现如下:
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public final void writeObject(Object obj) throws IOException { if (enableOverride) { writeObjectOverride(obj); return; } try { // 调用writeObject0()方法序列化 writeObject0(obj, false); } catch (IOException ex) { if (depth == 0) { writeFatalException(ex); } throw ex; }} |
正常情况下会调用writeObject0()进行序列化操作,该方法实现如下:
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private void writeObject0(Object obj, boolean unshared) throws IOException{ // 一些省略代码 try { // 一些省略代码 Object orig = obj; // 获取要序列化的对象的Class对象 Class cl = obj.getClass(); ObjectStreamClass desc; for (;;) { Class repCl; // 创建描述cl的ObjectStreamClass对象 desc = ObjectStreamClass.lookup(cl, true); // 其他省略代码 } // 一些省略代码 // 根据实际的类型进行不同的写入操作 // remaining cases 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) { // 被序列化对象实现了Serializable接口 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); }} |
从代码里面可以看到，程序会
这里可以解释一个问题:Serializbale接口是个空的接口，并没有定义任何方法，为什么需要序列化的接口只要实现Serializbale接口就能够进行序列化。
答案是:Serializable接口这是一个标识，告诉程序所有实现了”我”的对象都需要进行序列化。
因此，序列化过程接下来会执行到writeOrdinaryObject()这个方法中，该方法实现如下:
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private void writeOrdinaryObject(Object obj, ObjectStreamClass desc, boolean unshared) throws IOException{ if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack.push( (depth == 1 ? "root " : "") + "object (class \"" + obj.getClass().getName() + "\", " + obj.toString() + ")"); } try { desc.checkSerialize(); bout.writeByte(TC_OBJECT); // 写入Object标志位 writeClassDesc(desc, false); // 写入类元数据 handles.assign(unshared ? null : obj); if (desc.isExternalizable() && !desc.isProxy()) { writeExternalData((Externalizable) obj); } else { writeSerialData(obj, desc); // 写入被序列化的对象的实例数据 } } finally { if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack.pop(); } }} |
在这个方法中首先会往底层字节容器中写入TC_OBJECT，表示这是一个新的Object
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/** * new Object. */final static byte TC_OBJECT = (byte)0x73; |
接下来会调用writeClassDesc()方法写入被序列化对象的类的类元数据，writeClassDesc()方法实现如下:
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private void writeClassDesc(ObjectStreamClass desc, boolean unshared) throws IOException{ int handle; if (desc == null) { // 如果desc为null writeNull(); } else if (!unshared && (handle = handles.lookup(desc)) != -1) { writeHandle(handle); } else if (desc.isProxy()) { writeProxyDesc(desc, unshared); } else { writeNonProxyDesc(desc, unshared); }} |
在这个方法中会先判断传入的desc是否为null，如果为null则调用writeNull()方法
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private void writeNull() throws IOException { // TC_NULL = (byte)0x70; // 表示对一个Object引用的描述的结束 bout.writeByte(TC_NULL);} |
如果不为null，则一般情况下接下来会调用writeNonProxyDesc()方法，该方法实现如下:
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private void writeNonProxyDesc(ObjectStreamClass desc, boolean unshared) throws IOException{ // TC_CLASSDESC = (byte)0x72; // 表示一个新的Class描述符 bout.writeByte(TC_CLASSDESC); handles.assign(unshared ? null : desc); if (protocol == PROTOCOL_VERSION_1) { // do not invoke class descriptor write hook with old protocol desc.writeNonProxy(this); } else { writeClassDescriptor(desc); } Class cl = desc.forClass(); bout.setBlockDataMode(true); if (cl != null && isCustomSubclass()) { ReflectUtil.checkPackageAccess(cl); } annotateClass(cl); bout.setBlockDataMode(false); bout.writeByte(TC_ENDBLOCKDATA); writeClassDesc(desc.getSuperDesc(), false);} |
在这个方法中首先会写入一个字节的TC_CLASSDESC，这个字节表示接下来的数据是一个新的Class描述符，接着会调用writeNonProxy()方法写入实际的类元信息，writeNonProxy()实现如下:
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void writeNonProxy(ObjectOutputStream out) throws IOException { out.writeUTF(name); // 写入类的名字 out.writeLong(getSerialVersionUID()); // 写入类的序列号 byte flags = 0; // 获取类的标识 if (externalizable) { flags |= ObjectStreamConstants.SC_EXTERNALIZABLE; int protocol = out.getProtocolVersion(); if (protocol != ObjectStreamConstants.PROTOCOL_VERSION_1) { flags |= ObjectStreamConstants.SC_BLOCK_DATA; } } else if (serializable) { flags |= ObjectStreamConstants.SC_SERIALIZABLE; } if (hasWriteObjectData) { flags |= ObjectStreamConstants.SC_WRITE_METHOD; } if (isEnum) { flags |= ObjectStreamConstants.SC_ENUM; } out.writeByte(flags); // 写入类的flag out.writeShort(fields.length); // 写入对象的字段的个数 for (int i = 0; i < fields.length; i++) { ObjectStreamField f = fields[i]; out.writeByte(f.getTypeCode()); out.writeUTF(f.getName()); if (!f.isPrimitive()) { // 如果不是原始类型，即是对象或者Interface // 则会写入表示对象或者类的类型字符串 out.writeTypeString(f.getTypeString()); } }} |
writeNonProxy()方法中会按照以下几个过程来写入数据:
1. 调用writeUTF()方法写入对象所属类的名字，对于本例中name = com.beautyboss.slogen.TestObject.对于writeUTF()这个方法，在写入实际的数据之前会先写入name的字节数，代码如下:
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void writeUTF(String s, long utflen) throws IOException { if (utflen > 0xFFFFL) { throw new UTFDataFormatException(); } // 写入两个字节的s的长度 writeShort((int) utflen); if (utflen == (long) s.length()) { writeBytes(s); } else { writeUTFBody(s); } } |
2. 接下来会调用writeLong()方法写入类的序列号UID,UID是通过getSerialVersionUID()方法来获取。
3. 接着会判断被序列化的对象所属类的flag，并写入底层字节容器中(占用两个字节)。类的flag分为以下几类:
对于本例中flag = 0×02表示只是Serializable类型。
4. 第四步会依次写入被序列化对象的字段的元数据。
<1> 首先会写入被序列化对象的字段的个数，占用两个字节。本例中为2，因为TestObject类中只有两个字段，一个是int类型的testValue，一个是InnerObject类型的innerValue。
<2> 依次写入每个字段的元数据。每个单独的字段由ObjectStreamField类来表示。
1) 写入字段的类型码，占一个字节。 类型码的映射关系如下:
2) 调用writeUTF()方法写入每个字段的名字。注意，writeUTF()方法会先写入名字占用的字节数。
3) 如果被写入的字段不是基本类型，则会接着调用writeTypeString()方法写入代表对象或者类的类型字符串，该方法需要一个参数，表示对应的类或者接口的字符串，最终调用的还是writeString()方法，实现如下
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private void writeString(String str, boolean unshared) throws IOException { handles.assign(unshared ? null : str); long utflen = bout.getUTFLength(str); if (utflen <= 0xFFFF) { // final static byte TC_STRING = (byte)0x74; // 表示接下来的字节表示一个字符串 bout.writeByte(TC_STRING); bout.writeUTF(str, utflen); } else { bout.writeByte(TC_LONGSTRING); bout.writeLongUTF(str, utflen); }} |
在这个方法中会先写入一个标志位TC_STRING表示接下来的数据是一个字符串，接着会调用writeUTF()写入字符串。
执行完上面的过程之后，程序流程重新回到writeNonProxyDesc()方法中
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private void writeNonProxyDesc(ObjectStreamClass desc, boolean unshared) throws IOException{ // 其他省略代码 // TC_ENDBLOCKDATA = (byte)0x78; // 表示对一个object的描述块的结束 bout.writeByte(TC_ENDBLOCKDATA); writeClassDesc(desc.getSuperDesc(), false); // 尾递归调用，写入父类的类元数据} |
接下来会写入一个字节的标志位TC_ENDBLOCKDATA表示对一个object的描述块的结束。
然后会调用writeClassDesc()方法，传入父类的ObjectStreamClass对象，写入父类的类元数据。
需要注意的是writeClassDesc()这个方法是个递归调用，调用结束返回的条件是没有了父类，即传入的ObjectStreamClass对象为null，这个时候会写入一个字节的标识位TC_NULL.
在递归调用完成写入类的类元数据之后，程序执行流程回到wriyeOrdinaryObject()方法中，
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private void writeOrdinaryObject(Object obj, ObjectStreamClass desc, boolean unshared) throws IOException{ // 其他省略代码 try { desc.checkSerialize(); // 其他省略代码 if (desc.isExternalizable() && !desc.isProxy()) { writeExternalData((Externalizable) obj); } else { writeSerialData(obj, desc); // 写入被序列化的对象的实例数据 } } finally { if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack.pop(); } }} |
从上面的分析中我们可以知道，当写入类的元数据的时候，是先写子类的类元数据，然后递归调用的写入父类的类元数据。
接下来会调用writeSerialData()方法写入被序列化的对象的字段的数据，方法实现如下:
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private void writeSerialData(Object obj, ObjectStreamClass desc) throws IOException{ // 获取表示被序列化对象的数据的布局的ClassDataSlot数组，父类在前 ObjectStreamClass.ClassDataSlot[] slots = desc.getClassDataLayout(); for (int i = 0; i < slots.length; i++) { ObjectStreamClass slotDesc = slots[i].desc; if (slotDesc.hasWriteObjectMethod()) { // 如果被序列化对象自己实现了writeObject()方法，则执行if块里的代码 // 一些省略代码 } else { // 调用默认的方法写入实例数据 defaultWriteFields(obj, slotDesc); } }} |
在这个方法中首先会调用getClassDataSlot()方法获取被序列化对象的数据的布局，关于这个方法官方文档中说明如下：
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/** * Returns array of ClassDataSlot instances representing the data layout * (including superclass data) for serialized objects described by this * class descriptor. ClassDataSlots are ordered by inheritance with those * containing "higher" superclasses appearing first. The final * ClassDataSlot contains a reference to this descriptor. */ ClassDataSlot[] getClassDataLayout() throws InvalidClassException; |
需要注意的是这个方法会把从父类继承的数据一并返回，并且表示从父类继承的数据的ClassDataSlot对象在数组的最前面。
对于没有自定义writeObject()方法的对象来说，接下来会调用defaultWriteFields()方法写入数据，该方法实现如下:
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private void defaultWriteFields(Object obj, ObjectStreamClass desc) throws IOException{ // 其他一些省略代码 int primDataSize = desc.getPrimDataSize(); if (primVals == null || primVals.length < primDataSize) { primVals = new byte[primDataSize]; } // 获取对应类中的基本数据类型的数据并保存在primVals字节数组中 desc.getPrimFieldValues(obj, primVals); // 把基本数据类型的数据写入底层字节容器中 bout.write(primVals, 0, primDataSize, false); // 获取对应类的所有的字段对象 ObjectStreamField[] fields = desc.getFields(false); Object[] objVals = new Object[desc.getNumObjFields()]; int numPrimFields = fields.length - objVals.length; // 把对应类的Object类型(非原始类型)的对象保存到objVals数组中 desc.getObjFieldValues(obj, objVals); for (int i = 0; i < objVals.length; i++) { // 一些省略的代码 try { // 对所有Object类型的字段递归调用writeObject0()方法写入对应的数据 writeObject0(objVals[i], fields[numPrimFields + i].isUnshared()); } finally { if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack.pop(); } } }} |
可以看到，在这个方法中会做下面几件事情:
<1> 获取对应类的基本类型的字段的数据，并写入到底层的字节容器中。
<2> 获取对应类的Object类型(非基本类型)的字段成员，递归调用writeObject0()方法写入相应的数据。
从上面对写入数据的分析可以知道，写入数据是是按照先父类后子类的顺序来写的。
至此，Java序列化过程分析完毕，总结一下，在本例中序列化过程如下:
现在可以来分析下第二步中写入的temp.out文件的内容了。
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aced Stream Magic0005 序列化版本号73 标志位:TC_OBJECT,表示接下来是个新的Object72 标志位:TC_CLASSDESC,表示接下来是对Class的描述0020 类名的长度为32636f 6d2e 6265 6175 7479 626f 7373 2e73 com.beautyboss.s6c6f 6765 6e2e 5465 7374 4f62 6a65 6374 logen.TestObjectd3c6 7e1c 4f13 2afe 序列号02 flag，可序列化00 02 TestObject的字段的个数，为249 TypeCode，I，表示int类型0009 字段名长度，占9个字节7465 7374 5661 6c75 65 字段名:testValue4c TypeCode:L,表示是个Class或者Interface000b 字段名长度，占11个字节696e 6e65 724f 626a 6563 74 字段名:innerObject74 标志位：TC_STRING，表示后面的数据是个字符串0023 类名长度，占35个字节4c63 6f6d 2f62 6561 7574 7962 6f73 732f Lcom/beautyboss/736c 6f67 656e 2f49 6e6e 6572 4f62 6a65 slogen/InnerObje6374 3b ct;78 标志位:TC_ENDBLOCKDATA,对象的数据块描述的结束 |
接下来开始写入数据,从父类Parent开始
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0000 0064 parentValue的值:1000000 012c testValue的值:300 |
接下来是写入InnerObject的类元信息
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73 标志位,TC_OBJECT:表示接下来是个新的Object72 标志位,TC_CLASSDESC：表示接下来是对Class的描述0021 类名的长度，为33636f 6d2e 6265 6175 7479 626f 7373 com.beautyboss2e73 6c6f 6765 6e2e 496e 6e65 724f .slogen.InnerO626a 6563 74 bject4f2c 148a 4024 fb12 序列号02 flag，表示可序列化0001 字段个数，1个49 TypeCode,I,表示int类型00 0a 字段名长度,10个字节69 6e6e 6572 5661 6c75 65 innerValue78 标志位:TC_ENDBLOCKDATA,对象的数据块描述的结束70 标志位:TC_NULL,Null object reference.0000 00c8 innervalue的值:200 |
反序列化过程就是按照前面介绍的序列化算法来解析二进制数据。
有一个需要注意的问题就是，如果子类实现了Serializable接口，但是父类没有实现Serializable接口，这个时候进行反序列化会发生什么情况？
答：如果父类有默认构造函数的话，即使没有实现Serializable接口也不会有问题，反序列化的时候会调用默认构造函数进行初始化，否则的话反序列化的时候会抛出.InvalidClassException:异常，异常原因为no valid constructor。
序列化的时候所有的数据都是来自于ObejctStreamClass对象，在生成ObjectStreamClass的构造函数中会调用fields = getSerialFields(cl);这句代码来获取需要被序列化的字段，getSerialFields()方法实际上是调用getDefaultSerialFields()方法的，getDefaultSerialFields()实现如下:
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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) { // 如果字段既不是static也不是transient的才会被加入到需要被序列化字段列表中去 list.add(new ObjectStreamField(clFields[i], false, true)); } } int size = list.size(); return (size == 0) ? NO_FIELDS : list.toArray(new ObjectStreamField[size]);} |
从上面的代码中可以很明显的看到，在计算需要被序列化的字段的时候会把被static和transient修饰的字段给过滤掉。
在进行反序列化的时候会给默认值。
只需要被序列化的对象所属的类定义了void writeObject(ObjectOutputStream oos)和void readObject(ObjectInputStream ois)方法即可，Java序列化和反序列化的时候会调用这两个方法，那么这个功能是怎么实现的呢？
1. 在ObjectClassStream类的构造函数中有下面几行代码:
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cons = getSerializableConstructor(cl);writeObjectMethod = getPrivateMethod(cl, "writeObject", new Class<?>[] { ObjectOutputStream.class }, Void.TYPE);readObjectMethod = getPrivateMethod(cl, "readObject", new Class<?>[] { ObjectInputStream.class }, Void.TYPE);readObjectNoDataMethod = getPrivateMethod( cl, "readObjectNoData", null, Void.TYPE);hasWriteObjectData = (writeObjectMethod != null); |
getPrivateMethod()方法实现如下:
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private static Method getPrivateMethod(Class<?> cl, String name, Class<?>[] argTypes, Class<?> returnType){ try { Method meth = cl.getDeclaredMethod(name, argTypes); meth.setAccessible(true); int mods = meth.getModifiers(); return ((meth.getReturnType() == returnType) && ((mods & Modifier.STATIC) == 0) && ((mods & Modifier.PRIVATE) != 0)) ? meth : null; } catch (NoSuchMethodException ex) { return null; }} |
可以看到在ObejctStreamClass的构造函数中会查找被序列化类中有没有定义为void writeObject(ObjectOutputStream oos) 的函数，如果找到的话，则会把找到的方法赋值给writeObjectMethod这个变量，如果没有找到的话则为null。
2. 在调用writeSerialData()方法写入序列化数据的时候有
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private void writeSerialData(Object obj, ObjectStreamClass desc) throws IOException{ ObjectStreamClass.ClassDataSlot[] slots = desc.getClassDataLayout(); for (int i = 0; i < slots.length; i++) { ObjectStreamClass slotDesc = slots[i].desc; if (slotDesc.hasWriteObjectMethod()) { // 其他一些省略代码 try { curContext = new SerialCallbackContext(obj, slotDesc); bout.setBlockDataMode(true); // 在这里调用用户自定义的方法 slotDesc.invokeWriteObject(obj, this); bout.setBlockDataMode(false); bout.writeByte(TC_ENDBLOCKDATA); } finally { curContext.setUsed(); curContext = oldContext; if (extendedDebugInfo) { debugInfoStack.pop(); } } curPut = oldPut; } else { defaultWriteFields(obj, slotDesc); } }} |
首先会调用hasWriteObjectMethod()方法判断有没有自定义的writeObject(),代码如下
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boolean hasWriteObjectMethod() { return (writeObjectMethod != null);} |
hasWriteObjectMethod()这个方法仅仅是判断writeObjectMethod是不是等于null，而上面说了，如果用户自定义了void writeObject(ObjectOutputStream oos)这么个方法，则writeObjectMethod不为null，在if()代码块中会调用slotDesc.invokeWriteObject(obj, this);方法，该方法中会调用用户自定义的writeObject()方法。
标签：tac isarray values tcl put ret order other return
原文地址：https://www.cnblogs.com/chenxibobo/p/9612764.html
