transient的作用及序列化

1.transient 介绍

Java中的transient关键字,transient是短暂的意思。对于transient 修饰的成员变量,在类的实例对象的序列化处理过程中会被忽略。 因此,transient变量不会贯穿对象的序列化和反序列化,生命周期仅存于调用者的内存中而不会写到磁盘里进行持久化。   (1)序列化       Java中对象的序列化指的是将对象转换成以字节序列的形式来表示,这些字节序列包含了对象的数据和信息,一个序列化后的对象可以被写到数据库或文件中,也可用于网络传输。一般地,当我们使用缓存cache(内存空间不够有可能会本地存储到硬盘)或远程调用rpc(网络传输)的时候,经常需要让实体类实现Serializable接口,目的就是为了让其可序列化。当然,序列化后的最终目的是为了反序列化,恢复成原先的Java对象实例。所以序列化后的字节序列都是可以恢复成Java对象的,这个过程就是反序列化。   (2)为什么要用transient关键字?       在持久化对象时,对于一些特殊的数据成员(如用户的密码,银行卡号等),我们不想用序列化机制来保存它。为了在一个特定对象的一个成员变量上关闭序列化,可以在这个成员变量前加上关键字transient。   (3)transient的作用       transient是Java语言的关键字,用来表示一个成员变量不是该对象序列化的一部分。当一个对象被序列化的时候,transient型变量的值不包括在序列化的结果中。而非transient型的变量是被包括进去的。   注意static修饰的静态变量天然就是不可序

 

 

 

 

 2. transient 使用总结

(1)一旦变量被transient修饰,变量将不再是对象持久化的一部分,该变量内容在序列化后无法被访问。   (2) transient关键字只能修饰变量,而不能修饰方法和类。注意,本地变量是不能被transient关键字修饰的。变量如果是用户自定义类变量,则该类需要实现Serializable接口。   (3)一个静态变量不管是否被transient修饰,均不能被序列化(如果反序列化后类中static变量还有值,则值为当前JVM中对应static变量的值)。序列化保存的是对象状态,静态变量保存的是类状态,因此序列化并不保存静态变量。   3. 序列化及反序列化
  • 序列化
    是指将Java对象保存为二进制字节码的过程。
  • 反序列化
    将二进制字节码重新转成Java对象的过程。

(1)为什么序列化

  • 我们知道,一般Java对象的生命周期比Java虚拟机短,而实际的开发中,我们需要
    在Jvm停止后能够继续持有对象,这个时候就需要用到序列化技术将对象持久到磁盘或数据库。
  • 在多个项目进行RPC调用的,需要在网络上传输JavaBean对象。我们知道数据只能以二进制的
    形式才能在网络上进行传输。所以也需要用到序列化技术。

(2)序列化的底层原理

  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();     
  1. 序列化
  • 在调用writeObject()方法之前,会先调用ObjectOutputStream的构造函数,生成
    一个ObjectOutputStream对象。
    public ObjectOutputStream(OutputStream out) throws IOException {
        verifySubclass();
        // bout是底层的数据字节容器
        bout = new BlockDataOutputStream(out);
        handles = new HandleTable(10, (float) 3.00);
        subs = new ReplaceTable(10, (float) 3.00);
        enableOverride = false;
        // 写入序列化文件头
        writeStreamHeader();
        // 设置文件缓存刷新配置
        bout.setBlockDataMode(true);
        if (extendedDebugInfo) {
            debugInfoStack = new DebugTraceInfoStack();
        } else {
            debugInfoStack = null;
        }
    }

  writeStreamHeader的方法内容如下:

    protected void writeStreamHeader() throws IOException {
        bout.writeShort(STREAM_MAGIC);
        bout.writeShort(STREAM_MAGIC);
    }

  

  3. 调用writeObject()方法进行具体的序列化写入

    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的具体内容
    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;
            // 需要序列的对象的Class对象
            Class<?> cl = obj.getClass();
            ObjectStreamClass desc;
            for (;;) {
                // 提示:跳过检查string和数组
                // REMIND: skip this check for strings/arrays?
                Class<?> repCl;
                // 创建描述c1的ObjectStreamClass对象
                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
            // 根据实际要写入的类型,进行不同的写入操作
            // 由此可以看出String、Array、Enum是直接写入操作的
            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) {
                // 实现序列化接口的都会执行下面的方法
                // 从这里也可以看出Serializable是一个标记接口,其本身并没有什么意义
                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);
        }
    }

从上面可以看出主要做了两件事

  • 创建了ObjectStreamClass对象
  • 根据实际要写入的类型,进行不同的写入操作

  writeOrdinaryObject()

  

为什么说序列化并不安全

  因为序列化的对象数据转换为二进制,并且完全可逆。但是在RMI调用时

  所有private字段的数据都以明文二进制的形式出现在网络的套接字上,这显然是不安全的

 

  解决方案:

  • 1、 序列化Hook化(移位和复位)
  • 2、 序列数据加密和签名
  • 3、 利用transient的特性解决
  • 4、 打包和解包代理

4. transient 在序列化底层的应用

static和transient修饰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]);
    }

  

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路人甲

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