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那些有趣的代码(三)--勤俭持家的 ArrayList

上周在群里有小盆友问 transient 关键字是干什么的。这篇文章就以此为契机介绍一下 transient 的作用,以及在 ArrayList 里面的应用。

要了解 transient 我们先聊聊 Java 的序列化。

复习序列化

所谓序列化是指,把对象转化为字节流的一种机制。同理,反序列化指的就是把字节流转化为对象。

serializable

  • 对于 Java 对象来说,如果使用 JDK 的序列化实现。对象需要实现 java.io.Serializable 接口。
  • 可以使用 ObjectOutputStream()ObjectInputStream() 对对象进行序列化和反序列化。
  • 序列化的时候会调用 writeObject() 方法,把对象转换为字节流。
  • 反序列化的时候会调用 readObject() 方法,把字节流转换为对象。
  • Java 在反序列化的时候会校验字节流中的 serialVersionUID 与对象的 serialVersionUID 时候一致。如果不一致就会抛出 InvalidClassException 异常。官方强烈推荐为序列化的对象指定一个固定的 serialVersionUID。否则虚拟机会根据类的相关信息通过一个摘要算法生成,所以当我们改变类的参数的时候虚拟机生成的 serialVersionUID 是会变化的。
  • transient 关键字修饰的变量 不会 被序列化为字节流

复习ArrayList

1、ArrayList 是基于数组实现的,是一个动态数组,容量支持自动自动增长
2、ArrayList 线程不安全
3、ArrayList 实现了 Serializable,支持序列化

勤俭持家

上文我们说到 ArrayList 是基于数组实现,我们看看源码:

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/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
*
* @serial
*/
private int size;

有几个重要的信息:

  • ArraryList 是动态数组,这个 elementData 就是存储对象的数据。
  • 这个数组居然使用了 transient 来修饰。
  • 数组的长度等于 ArrayList 的容量。而不是 ArrayList 的元素数量。
  • size 是指的 ArrayList 中元素的数量,不是动态数组的长度。
  • size 没有被 transient 修饰,是可以被序列化的。

这,怎么回事。ArrayList 存储数据的数组,居然不需要序列化?

black

莫慌,我们继续往下看代码。上文我们说过,对象的序列化和反序列化是通过调用方法 writeObject() 和 readObject() 完成了,我们发现,ArrayList 自己实现这两个方法看代码:

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/**
* Save the state of the <tt>ArrayList</tt> instance to a stream (that
* is, serialize it).
*
* @serialData The length of the array backing the <tt>ArrayList</tt>
* instance is emitted (int), followed by all of its elements
* (each an <tt>Object</tt>) in the proper order.
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();

// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
s.writeInt(size);

// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}

if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}

/**
* Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is,
* deserialize it).
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();

// Read in capacity
s.readInt(); // ignored

if (size > 0) {
// be like clone(), allocate array based upon size not capacity
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}

注意,在 writeObject() 方法中,

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// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}

按需序列化,用了几个下标序列化几个对象。

读取的时候也是:

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for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}

有几个读几个。

总结一下:

  • transient 修饰的变量不会被序列化。
  • ArrayList 的底层数组 elementDatatransient 修饰,不会直接被序列化。
  • 为了实现 ArrayList 元素的序列化,ArrayList 重写了 writeObject()readObject() 方法。
  • 按需序列化数组,只序列化存在的数据,而不是序列化整个 elementData 数组。

用多少,序列化多少,真是勤俭持家的 ArrayList。

有趣的代码系列

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