一文講清楚什麼是serialVersionUID常數和瞬時變量詳情 - java,java-ee,java-web 威哥愛編程動態日志

大家好，我是 V 哥，今天來聊一聊serialVersionUID常數、瞬時變量，這幾個都是 Java 開發中比較基礎的概念，但容易被大家所忽視，V 哥通過一篇文章來介紹清楚，讓你無後顧之憂。先贊後看，家財萬貫。

以下是關於serialVersionUID常數和瞬時變量的詳細介紹：

serialVersionUID常數

定義與作用：serialVersionUID是Java中用於序列化和反序列化的一個重要概念。它是一個類的版本標識，用於確保在反序列化時，類的結構與序列化時的結構一致。如果類的serialVersionUID在序列化和反序列化之間發生了變化，JVM會認為這是兩個不同的類，從而導致反序列化失敗。
原理：當一個類實現了java.io.Serializable接口，就可以被序列化和反序列化。在序列化過程中，JVM會根據類的結構和成員變量等信息生成一個serialVersionUID。在反序列化時，JVM會檢查這個serialVersionUID是否與序列化時的一致。

案例

import java.io.Serializable;

class Person implements Serializable {
  // 顯式定義serialVersionUID
  private static final long serialVersionUID = 1L;
  private String name;
  private int age;

  public Person(String name, int age) {
      this.name = name;
      this.age = age;
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
      // 創建一個Person對象並進行序列化和反序列化操作
      Person person = new Person("Alice", 30);
      // 這裏省略具體的序列化和反序列化代碼
  }
}

在上述代碼中，Person類實現了Serializable接口，並顯式定義了serialVersionUID為1L。如果沒有顯式定義，Java會根據類的結構等自動生成一個serialVersionUID，但這樣可能會導致在類的結構發生微小變化時，serialVersionUID也發生變化，從而導致反序列化問題。

瞬時變量

定義與作用：在Java中，使用transient關鍵字修飾的變量被稱為瞬時變量。瞬時變量在對象序列化時不會被保存到序列化後的字節流中，在反序列化時會被賦予默認值。
原理：這是因為transient關鍵字告訴了Java的序列化機制，在進行序列化操作時，忽略這個變量，不將其狀態保存到序列化數據中。

案例

import java.io.Serializable;

class User implements Serializable {
  private String username;
  // 用transient修飾password，使其成為瞬時變量
  private transient String password;

  public User(String username, String password) {
      this.username = username;
      this.password = password;
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
      User user = new User("admin", "secret");
      // 這裏省略具體的序列化和反序列化代碼
      // 反序列化後，password將為null
  }
}

在上述代碼中，User類中的password變量被聲明為transient。當對User對象進行序列化和反序列化時，password變量的值不會被保存和恢復，反序列化後password的值將為null。這樣可以避免敏感信息（如密碼）在序列化過程中被泄露。

瞬時變量和瞬態變量有什麼區別？

瞬時變量和瞬態變量在Java等編程語言中實際上是同一個概念，英文都是“transient variable”，它們沒有本質區別，只是中文表述不同而已。以下從定義、使用場景、原理層面詳細説明：

定義角度：兩者都是指被transient關鍵字修飾的變量。在對象序列化過程中，被transient修飾的變量不會被保存到序列化後的字節流中，在反序列化時會被賦予默認值。比如在Java中：

import java.io.Serializable;

class Data implements Serializable {
  private String normalVariable;
  // 這裏無論是叫瞬時變量還是瞬態變量，都是指這個被transient修飾的變量
  private transient String transientVariable;

  public Data(String normal, String transientValue) {
      normalVariable = normal;
      transientVariable = transientValue;
  }
}

使用場景角度
- 保護敏感信息：對於像密碼這種敏感信息，將其定義為瞬態（瞬時）變量，就可以防止在對象序列化時密碼被泄露。因為在反序列化後，密碼字段會變為默認值，原密碼不會被恢復。
- 避免不必要的數據存儲：有些變量的值在反序列化後可以通過其他方式重新計算或獲取，將這類變量設置為瞬態（瞬時）變量，可以減少序列化數據的大小，提高序列化和反序列化的效率。
原理角度：在Java的序列化機制中，當遇到transient修飾的變量時，序列化框架會跳過該變量的寫入操作，在反序列化時也不會從字節流中讀取數據來恢復該變量的值，而是直接賦予其默認值，這就是瞬態（瞬時）變量在底層的實現原理。

除了保護敏感信息，還有哪些場景適合使用瞬態變量？

除了保護敏感信息外，以下是一些適合使用瞬態變量的常見場景：

緩存數據

場景描述：在程序運行過程中，經常會在內存中緩存一些數據以提高訪問性能。這些緩存數據通常是根據其他數據臨時計算或加載而來，在序列化對象時，不需要保存這些緩存數據，因為在反序列化後可以重新計算或加載。
代碼示例

import java.io.Serializable;

class CacheData implements Serializable {
  private String originalData;
  // 用於緩存處理後的數據，不需要進行序列化
  private transient String processedCache;

  public CacheData(String data) {
      originalData = data;
  }

  public String getProcessedData() {
      if (processedCache == null) {
          // 模擬數據處理過程
          processedCache = originalData + " processed";
      }
      return processedCache;
  }
}

臨時狀態變量

場景描述：當對象在運行期間會有一些臨時的狀態變量，這些變量僅在特定的方法調用或流程中起作用，並不屬於對象的核心持久化狀態。在序列化時，這些臨時狀態變量不需要被保存，以免在反序列化後造成狀態混亂。
代碼示例

import java.io.Serializable;

class Transaction implements Serializable {
  private String transactionId;
  private String customerId;
  // 用於記錄交易是否正在進行的臨時狀態，不需要持久化
  private transient boolean inProgress;

  public Transaction(String id, String customer) {
      transactionId = id;
      customerId = customer;
  }

  public void startTransaction() {
      inProgress = true;
      // 執行交易開始的邏輯
  }

  public void endTransaction() {
      inProgress = false;
      // 執行交易結束的邏輯
  }
}

資源引用

場景描述：如果對象中包含對一些外部資源（如文件流、網絡連接等）的引用，這些資源在序列化時無法被正確保存，而且在反序列化後也需要重新獲取。將這些資源引用聲明為瞬態變量，可以避免在序列化和反序列化過程中出現問題。
代碼示例

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.Serializable;

class FileProcessor implements Serializable {
  private String filePath;
  // 文件輸入流，不需要序列化，反序列化後重新打開
  private transient FileInputStream fileStream;

  public FileProcessor(String path) {
      filePath = path;
  }

  public void openFile() {
      try {
          fileStream = new FileInputStream(new File(filePath));
          // 執行文件讀取邏輯
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

  public void closeFile() {
      try {
          if (fileStream!= null) {
              fileStream.close();
          }
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }
}

事件監聽器或回調函數

場景描述：在某些框架或應用中，對象可能會註冊一些事件監聽器或回調函數。這些監聽器或回調函數通常是與當前運行時的上下文相關，不適合被序列化。將它們聲明為瞬態變量，可以確保在序列化和反序列化過程中不會出現問題，並且在反序列化後可以重新註冊監聽器或設置回調函數。
代碼示例

import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class EventEmitter implements Serializable {
  // 事件名稱
  private String eventName;
  // 存儲事件監聽器的列表，不需要序列化
  private transient List<Runnable> eventListeners = new ArrayList<>();

  public EventEmitter(String name) {
      eventName = name;
  }

  public void addEventListener(Runnable listener) {
      eventListeners.add(listener);
  }

  public void emitEvent() {
      for (Runnable listener : eventListeners) {
          listener.run();
      }
  }
}