《Effective Java》学习笔记 —— 序列化

  Java的序列化API提供了一个框架,用来将对象编码成一个字节流(序列化,serializing),并从字节流中重新创建对象(反序列化, deserializing)。

第74条 谨慎地实现Serializable接口

  * 实现Serializable接口最大的代价是,一旦一个类被发布,就大大降低了“改变这个类的实现”的灵活性。

  * 实现Serializable接口的第二个代价是,它增加了出现Bug和安全漏洞的可能性。

  * 实现Serializable接口的第三个代价是,随着新版本的发布,相关的测试负担也增加了。

  * 内部类(inner class)不应该实现Serializable接口,内部类的默认序列化形式是定义不清楚的。而静态成员类(static member class)可以实现。

第75条 考虑使用自定义的序列化形式

  * 如果所有的实例域都是瞬时的(transient),从技术角度而言,不调用 defaultWriteObject 和 defaultReadObject 也是允许的,但不推荐这么做。

  * 被标记为transient的域,如果是对象引用域,则被初始化为null;如果是数值基本域,则为0;如果是boolean域,则为false。如果这些初始值不能被任何transient域接受,则需要提供一个readObject方法,先调用defaultReadObject,然后再将其恢复为可接受的值。

  * 声明一个显式的序列化版本id。

第76条 保护性的编写 readObject 方法

  * readObject方法实际上如同一个公有的构造器,如同其他构造器一样,也要注意同样的所有注意事项。

  * 编写健壮的readO方法:

    -- 对于对象引用域必须保持为私有的类,要保护性的拷贝这些域中的每一个对象。

    -- 对于任何约束条件,如果检查失败,则抛出一个InvalidObjectException异常。这些检查动作应该在跟在保护性拷贝之后。

    -- 如果整个对象图在被反序列化之后必须进行验证,就应该使用ObjectInputValidation接口。

    -- 无论是直接方式还是间接方式,都不要调用类中任何可被覆盖的方法。

第78条 对于实例控制,枚举类型优先于readResolve

  * 如果以下类实现Serializable 接口,那它将不再是单例:

1 public class Singleon {
2     private static final Singleon INSTANCE = new Singleon();
3 
4     private Singleon() { }
5 
6     // other codes
7 }
// 实现序列化接口后将不再是一个单例
public class Singleon implements Serializable {
    private static final Singleon INSTANCE = new Singleon();

    private Singleon() { }

    // other codes
}

  readResolve特性允许通过readObject创建的实例代替另一个实例。对于一个正在被反序列化的对象,如果它的类定义了一个readResolve方法,并且具备正确的声明,那么在反序列化之后,新建对象上的readResolve方法就会被调用。然后该方法返回的引用将被返回,取代新建的对象。

  如果上述的Singleon类实现了下面的方法,就足以保证它的单例属性:

1     private Object readResolve() {
2         return INSTANCE;
3     }

  事实上,如果依赖readResolve进行实例控制,带有对象引用类型的所有实例域都必须声明为transient。否则,攻击者就有可能在readResolve方法被运行之前,保护指向反序列化的对象的引用。

  * 将一个可序列化的实例受控的类编写成枚举,则可以绝对保证除了声明的常量之外,不会有别的实例。

第78条 考虑使用序列化代理代替序列化实例

  * 序列化代理模式:

    (1)首先,增加一个静态内部类,其成员参数与需要序列化的外部类一致。

    (2)然后,在外部类中添加writeReplace方法。修改序列化时写入的内容,写入代理类的内容,而不是外部类的。

    (3)再在外部类添加readObject方法,让其抛出异常(由于写入的时候不是外部类的,那读的时候肯定也不是外部类的,如果是,则一定是伪造的)。

    (4)最后,在内部类中增加一个readResolve 方法,返回一个外部类实例。

  从整体上看,序列化代理模式就是增加一层转换。写入时先转换为代理类再写入,读出时再将其转换为被代理的类。

  完整代码如下:

 1 import java.io.InvalidObjectException;
 2 import java.io.ObjectInputStream;
 3 import java.io.Serializable;
 4 import java.util.Date;
 5 
 6 /**
 7  * @author Haoye
 8  * @brief
 9  * @detail
10  * @date 2018/10/6
11  * @see
12  */
13 public class Period implements Serializable {
14     private static final long serialVersionUID = 1;
15     private final Date start;
16     private final Date end;
17 
18     public Period(Date start, Date end) {
19         this.start = start;
20         this.end = end;
21     }
22 
23     public Date getStart() {
24         return start;
25     }
26 
27     public Date getEnd() {
28         return end;
29     }
30 
31     /**
32      * writeReplace for the serialization proxy pattern
33      * @return instance of SerializationProxy
34      */
35     private Object writeReplace() {
36         return new SerializationProxy(this);
37     }
38 
39     private void readObject(ObjectInputStream inputStream) throws InvalidObjectException {
40         throw new InvalidObjectException("Proxy required");
41     }
42 
43     /**
44      * proxy class
45      */
46     private static class SerializationProxy implements Serializable{
47         private static final long serialVersionUID = 1;
48         private final Date start;
49         private final Date end;
50 
51         SerializationProxy(Period period) {
52             this.start = period.start;
53             this.end = period.end;
54         }
55 
56         private Object readResolve() {
57             return new Period(start, end);
58         }
59     }
60 
61 }
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  * 序列化代理模式的好处:  

    (1)可以阻止伪字节流的攻击。

    (2)也可以阻止内部域的盗用攻击。

    (3)并且允许实际需要序列化的类的域声明为final。

    (4)序列化代理模式允许反序列化实例与原始序列化实例有着不同的类(如EnumSet的序列化代理)。

  EnumSet序列化代理类代码:

 1    /**
 2      * This class is used to serialize all EnumSet instances, regardless of
 3      * implementation type.  It captures their "logical contents" and they
 4      * are reconstructed using public static factories.  This is necessary
 5      * to ensure that the existence of a particular implementation type is
 6      * an implementation detail.
 7      *
 8      * @serial include
 9      */
10     private static class SerializationProxy <E extends Enum<E>>
11         implements java.io.Serializable
12     {
13         /**
14          * The element type of this enum set.
15          *
16          * @serial
17          */
18         private final Class<E> elementType;
19 
20         /**
21          * The elements contained in this enum set.
22          *
23          * @serial
24          */
25         private final Enum<?>[] elements;
26 
27         SerializationProxy(EnumSet<E> set) {
28             elementType = set.elementType;
29             elements = set.toArray(ZERO_LENGTH_ENUM_ARRAY);
30         }
31 
32         // instead of cast to E, we should perhaps use elementType.cast()
33         // to avoid injection of forged stream, but it will slow the implementation
34         @SuppressWarnings("unchecked")
35         private Object readResolve() {
36             EnumSet<E> result = EnumSet.noneOf(elementType);
37             for (Enum<?> e : elements)
38                 result.add((E)e);
39             return result;
40         }
41 
42         private static final long serialVersionUID = 362491234563181265L;
43     }
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