实现序列化引擎（支持 JDK默认、Hessian、Json、Protostuff、Xml、Avro、ProtocolBuffer、Thrift等序列化方式）

柔光的暖阳◎ 2022-04-16 06:15 452阅读 0赞

本文将实现一个包含JDK默认、Hessian、Json、Protostuff、Xml、Avro、ProtocolBuffer、Thrift等序列化方式的序列化引擎。用户可以提供使用 SerializerEngine 方便快捷地切换序列化方法实现。

### 文章目录 ###

*   *  一 使用效果
     *  二 总体结构
     *   *  1 结构图
         *  2 组件介绍
         *   *  序列化方法分类
             *  序列化方法场景推荐
         *  3 相互关系
     *  三 结构实现
     *   *  1 ISerializer
         *  2 SerializeTypeEnum
         *  3 SerializerEngine
     *  四 各种序列化方法实现
     *   *  1 DefaultJavaSerializer
         *  2 HessianSerializer
         *  3 JSONSerializer
         *  4 XmlSerializer
         *  5 ProtoStuffSerializer
         *  6 AvroSerializer
         *  7 ThriftSerializer
         *  8 ProtocolBufferSerializer

## 一 使用效果 ##

执行代码如下：

@Data
        public static class Person { 
            String name;
            int age;
            Date birth;
        }
    
        public static void main(String[] args){ 
            Person person=new Person();
            person.setName("li");
            person.setAge(18);
            person.setBirth(new Date());
            out.println(person);
            out.println("--------- Json序列化 ------------");
            byte[] personBytes=SerializerEngine.serialize(person, SerializeTypeEnum.JSONSerializer);
            out.println(new String(personBytes));
            out.println("--------- Json反序列化 ---------------------");
            person=SerializerEngine.deserialize(personBytes,Person.class,SerializeTypeEnum.JSONSerializer);
            out.println(person);
            out.println("---------- Xml序列化 -------------------");
            personBytes=SerializerEngine.serialize(person, SerializeTypeEnum.XmlSerializer);
            out.println(new String(personBytes));
            out.println("---------- Xml反序列化 ------------------");
            person=SerializerEngine.deserialize(personBytes,Person.class,SerializeTypeEnum.XmlSerializer);
            out.println(person);
    
        }

结果为：  
![结果][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsaW55dWE_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 二 总体结构 ##

### 1 结构图 ###

![结构][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsaW55dWE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 2 组件介绍 ###

*  ISerializer （序列化接口）  
    定义序列化和反序列化方法
 *  impl （序列化接口实现类）  
    实现序列化和反序列化方法
 *  SerializeTypeEnum （序列化枚举类）  
    一个不重复的数字code对应一个枚举类
 *  SerializerEngine （序列化引擎）  
    管理序列化枚举类和实现类的对应关系，并提供通用序列化与反序列化方法入口

#### 序列化方法分类 ####

1.  不需要 IDL 工具
    
    1.  需有Serializable接口
        
         *  DefaultJavaSerializer
         *  HessianSerializer
    2.  不需有Serializable接口
        
         *  JSONSerializer
         *  XmlSerializer
         *  ProtoStuffSerializer
2.  需要 IDL 工具
    
     *  AvroSerializer
     *  ThriftSerializer
     *  ProtocolBufferSerializer

#### 序列化方法场景推荐 ####

如果不使用IDL的服务间传输的话，建议使用 ProtoStuffSerializer ，如果有可读性要求或是基于Ajax和移动APP通信的话就使用 JSONSerializer。

### 3 相互关系 ###

用户直接使用 SerializerEngine 进行序列化和反序列化，通过传入 SerializeTypeEnum 指定序列化方法，SerializeTypeEnum和序列化方法的关系由 SerializerEngine 维护，序列化方法实现类实例 由SerializerEngine保存和管理。

## 三 结构实现 ##

### 1 ISerializer ###

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-12 * @Description: 序列化接口 */
    public interface ISerializer { 
    
        /** * 序列化 * @param obj 序列化对象 * @param <T> 序列化对象原始类型 * @return 字节数组 */
         <T> byte[] serialize(T obj);
    
    
        /** * 反序列化 * @param data 序列化字节数组 * @param clazz 原始类型的类对象 * @param <T> 原始类型 * @return */
         <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz);
    }

### 2 SerializeTypeEnum ###

注意这里每种序列化方式都对应了一个数字

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-18 * @Description: 序列化枚举类 */
    public enum SerializeTypeEnum { 
        /** * Java默认序列化 */
        DefaultJavaSerializer(0),
        /** * Hessian序列化 */
        HessianSerializer(1),
        /** * Json序列化（基于Jackson） */
        JSONSerializer(2),
        /** * Protostuff序列化 */
        ProtoStuffSerializer(3),
        /** * Xml序列化 */
        XmlSerializer(4),
        /** * Avro序列化，需借助IDL */
        AvroSerializer(5),
        /** * ProtocolBuffer序列化，需借助IDL */
        ProtocolBufferSerializer(6),
        /** * Thrift序列化，需借助IDL */
        ThriftSerializer(7);
    
        private int code;
    
        SerializeTypeEnum(int code) { 
            this.code = code;
        }
    
        public static SerializeTypeEnum queryByCode  (int code) { 
            for (SerializeTypeEnum type : values()) { 
                if(type.getCode()==code){ 
                    return type;
                }
            }
            return null;
        }
    
        public int getCode() { 
            return code;
        }
    
    }

### 3 SerializerEngine ###

利用 SERIALIZER\_MAP 管理 枚举和实现类的关系，提供可以指定序列化类型的入口方法

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-18 * @Description: 序列化引擎 */
    public class SerializerEngine { 
    
        private static final Map<SerializeTypeEnum, ISerializer> SERIALIZER_MAP = Maps.newConcurrentMap();
    
        static { 
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.DefaultJavaSerializer, new DefaultJavaSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.HessianSerializer, new HessianSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.JSONSerializer, new JSONSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.XmlSerializer, new XmlSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.ProtoStuffSerializer, new ProtoStuffSerializer());
    
            //以下三类不能使用普通的java bean，需借助IDL
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.AvroSerializer, new AvroSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.ThriftSerializer, new ThriftSerializer());
            SERIALIZER_MAP.put(SerializeTypeEnum.ProtocolBufferSerializer, new ProtocolBufferSerializer());
        }
    
        public static <T> byte[] serialize(T obj, SerializeTypeEnum serializeTypeEnum) { 
    
            ISerializer serializer = SERIALIZER_MAP.get(serializeTypeEnum);
            return serializer.serialize(obj);
        }
        
        public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz, SerializeTypeEnum serializeTypeEnum) { 
    
            ISerializer serializer = SERIALIZER_MAP.get(serializeTypeEnum);
            return serializer.deserialize(data, clazz);
    
        }
        
    }

## 四 各种序列化方法实现 ##

### 1 DefaultJavaSerializer ###

效率低，局限于Java

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-18 * @Description: Java默认序列化(需有Serializable接口) */
    public class DefaultJavaSerializer implements ISerializer { 
    
    
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            try (ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream)){ 
                objectOutputStream.writeObject(obj);
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
            return byteArrayOutputStream.toByteArray();
        }
    
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
    
            ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(data);
            try { 
                ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
                return (T) objectInputStream.readObject();
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
    }

### 2 HessianSerializer ###

使用方法和DefaultJavaSerializer类似，但效率高，而且跨语言，在大部分场景下可取代DefaultJavaSerializer（在某些情况下支持没有Java原生的好）

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-18 * @Description: Hessian序列化(需有Serializable接口) */
    public class HessianSerializer implements ISerializer { 
    
    
        @Override
        public byte[] serialize(Object obj) { 
            try(ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream()) { 
                HessianOutput ho = new HessianOutput(os);
                ho.writeObject(obj);
                return os.toByteArray();
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
    
            try(ByteArrayInputStream is = new ByteArrayInputStream(data)) { 
                HessianInput hi = new HessianInput(is);
                return (T) hi.readObject();
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
            
        }
    
    }

### 3 JSONSerializer ###

跨语言，可读性好，效率相对没那么高，这里用Jackson实现，可以完成很多定制

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 18-11-18 * @Description: Json序列化（基于jackson实现） */
    public class JSONSerializer implements ISerializer { 
    
        /** * ObjectMapper可配置json序列化规则，该类的创建需要消耗较多资源，故应配置为类成员对象 */
        private static final ObjectMapper OBJECT_MAPPER = new ObjectMapper();
    
        static { 
            //允许字段名不带引号（这不符合JSON标准，但在JS中合法）
            OBJECT_MAPPER.configure(JsonParser.Feature.ALLOW_UNQUOTED_FIELD_NAMES, true);
            //允许使用单引号代替双引号（这不符合JSON标准，但这一些JSON生成器中合法）
            OBJECT_MAPPER.configure(JsonParser.Feature.ALLOW_SINGLE_QUOTES, true);
            //允许携带不加引号的控制字符（即ASCII码小于32的），不符合JSON标准，故默认为false
            OBJECT_MAPPER.configure(JsonParser.Feature.ALLOW_UNQUOTED_CONTROL_CHARS, true);
            //允许出现未定义处理方法（没有对应的setter方法或其他的处理器）的未知字段
            OBJECT_MAPPER.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);
        }
    
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            try { 
                String json = OBJECT_MAPPER.writeValueAsString(obj);
                return json.getBytes();
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
            String json = new String(data);
            try { 
                return (T) OBJECT_MAPPER.readValue(json, clazz);
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
    }

### 4 XmlSerializer ###

大部分情况下可被Json取代

/** * @author liyebing created on 17/1/21. * @version $Id$ */
    public class XmlSerializer implements ISerializer { 
    
        private static final XStream xStream = new XStream(new DomDriver());
        
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            return xStream.toXML(obj).getBytes();
        }
        
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
            String xml = new String(data);
            return (T) xStream.fromXML(xml);
        }
        
    }

### 5 ProtoStuffSerializer ###

基于protostuff的protocolbuffer序列化工具，各方面效率都高，且不需要借助IDL（接口描述语言）

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 2018/11/18 * @Description: protobuf序列化工具(基于protostuff) */
    public class ProtoStuffSerializer implements ISerializer { 
    
        /** * 用于缓存类对象与Schema的对应关系，避免重复创建Schema */
        private static final Map<Class<?>, Schema<?>> CACHED_SCHEMA = new ConcurrentHashMap<>();
    
        /** * 用于高效便捷地生成类实例，而无需构造方法支持 */
        private static final Objenesis OBJENESIS = new ObjenesisStd(true);
    
        /** * 序列化（对象 -> 字节数组） */
        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public  <T> byte[] serialize(T obj) { 
            Class<T> cls = (Class<T>) obj.getClass();
            LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
            try { 
                Schema<T> schema = getSchema(cls);
                return ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
            } catch (Exception e) { 
                throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
            } finally { 
                buffer.clear();
            }
        }
    
        /** * 反序列化（字节数组 -> 对象） */
        @Override
        public  <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> cls) { 
            try { 
                T message = OBJENESIS.newInstance(cls);
                Schema<T> schema = getSchema(cls);
                ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, message, schema);
                return message;
            } catch (Exception e) { 
                throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
            }
        }
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        private  <T> Schema<T> getSchema(Class<T> cls) { 
            Schema<T> schema = (Schema<T>) CACHED_SCHEMA.get(cls);
            if (schema == null) { 
                schema = RuntimeSchema.createFrom(cls);
                CACHED_SCHEMA.put(cls, schema);
            }
            return schema;
        }
    }

### 6 AvroSerializer ###

需要借助IDL

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 2018/11/18 * @Description: AvroSerializer（只能序列化IDL产生的类） */
    public class AvroSerializer implements ISerializer { 
    
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            try { 
                DatumWriter userDatumWriter = new SpecificDatumWriter(obj.getClass());
                ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
                BinaryEncoder binaryEncoder = EncoderFactory.get().directBinaryEncoder(outputStream, null);
                userDatumWriter.write(obj, binaryEncoder);
                return outputStream.toByteArray();
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
            try { 
                DatumReader userDatumReader = new SpecificDatumReader(clazz);
                BinaryDecoder binaryDecoder = DecoderFactory.get().directBinaryDecoder(new ByteArrayInputStream(data), null);
                return (T) userDatumReader.read(clazz.newInstance(), binaryDecoder);
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
    
        }
    
    }

### 7 ThriftSerializer ###

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 2018/11/18 * @Description: Thrift序列化（只能序列化IDL产生的类） */
    public class ThriftSerializer implements ISerializer { 
        
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            try { 
                TSerializer serializer = new TSerializer(new TBinaryProtocol.Factory());
                return serializer.serialize((TBase) obj);
            } catch (TException e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) { 
            try { 
                TBase o = (TBase) clazz.newInstance();
                TDeserializer tDeserializer = new TDeserializer();
                tDeserializer.deserialize(o, data);
                return (T) o;
            } catch (Exception e) { 
                throw new RuntimeException(e);
            }
    
        }
    
    }

### 8 ProtocolBufferSerializer ###

/** * @version V1.0 * @author: lin_shen * @date: 2018/11/18 * @Description: ProtocolBuffer序列化（只能序列化IDL产生的类） */
    public class ProtocolBufferSerializer implements ISerializer { 
        
        @Override
        public <T> byte[] serialize(T obj) { 
            try { 
                return (byte[]) MethodUtils.invokeMethod(obj, "toByteArray");
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    
        @Override
        public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> cls) { 
            try { 
                Object o = MethodUtils.invokeStaticMethod(cls, "getDefaultInstance");
                return (T) MethodUtils.invokeMethod(o, "parseFrom", new Object[]{ data});
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsaW55dWE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220416/6a9d21f5cef3445d8c4b6a2715e8d544.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsaW55dWE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220416/af1f075f44b947afa0ada9c29acdfa49.png