Serializable,Cloneable 及RandomAccess接口

itxm 2021年02月13日编程语言 428 0

Serializable标记性接口

介绍类的序列化由实现java.io.Serializable接口的类启用。不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化。

可序列化类的所有子类型都是可序列化的。序列化接口没有方法或字段，仅用于标识可串行化的语义。序列化:将对象的数据写入到文件(写对象) 反序列化:将文件中对象的数据读取出来(读对象)

public class Student implements Serializable { 
    private static final long serialVersionUID = 1014100089306623762L; 
    //姓名 
    private String name; 
    //年龄 
    private Integer age; 
    public Student() { 
    } 
    public Student(String name, Integer age) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
    } 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    } 
    public Integer getAge() { 
        return age; 
    } 
    public void setAge(Integer age) { 
        this.age = age; 
    } 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Student{" + 
                "name='" + name + '\'' + 
                ", age=" + age + 
                '}'; 
    } 
}

测试类

public class Test01 { 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        Student s = new Student(); 
        System.out.println(s); 
        //创建对象操作流 --> 序列化 
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\admin\\Desktop\\obj.txt")); 
        //创建集合,且添加学生对象 
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<>(); 
        list.add(new Student("悔创阿里杰克马", 51)); 
        list.add(new Student("会点一点长几颗", 26)); 
        list.add(new Student("容颜老去蒋青青", 32)); 
        list.add(new Student("将里最丑刘一飞", 27)); 
        //将集合写入到文件 
        oos.writeObject(list); 
 
        //创建对象输入流 --> 反序列化 
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\admin\\Desktop\\obj.txt")); 
        //读取数据 
        Object o = ois.readObject(); 
        //向下转型 
        ArrayList<Student> al = (ArrayList<Student>) o; 
        //遍历集合 
        for (int i = 0; i < al.size(); i++) { 
            //根据索引取出集合的每一个元素 
            Student stu = al.get(i); 
            System.out.println(stu); 
        } 
    } 
}

看结果

文件obj.txt的内容

我们将Student注释掉Serializable接口

看结果

报了一个未序列化异常

为什么要定义serialversionUID变量

简单看一下 Serializable接口的说明

Cloneable 标记性接口

一个类实现 Cloneable 接口来指示 Object.clone() 方法，该方法对于该类的实例进行字段的复制是合法的。在不实现 Cloneable 接口的实例上调用对象的克隆方法会导致异常 CloneNotSupportedException 被抛出。

简言之:克隆就是依据已经有的数据，创造一份新的完全一样的数据拷贝

克隆的前提条件: 被克隆对象所在的类必须实现 Cloneable 接口必须重写 clone 方法

clone的基本使用

public class ArrayList_Clone { 
    public static void main(String[] args) { 
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); 
        list.add("人生就是旅途"); 
        list.add("也许终点和起点会重合"); 
        list.add("但是一开始就站在起点等待终点"); 
        list.add("那么其中就没有美丽的沿途风景和令人难忘的过往"); 
        //调用方法进行克隆 
        Object o = list.clone(); 
        System.out.println(o == list); 
        System.out.println(o); 
        System.out.println(list); 
    } 
}

结果

ArrayList的clone源码分析

/** 
     * Returns a shallow copy of this <tt>ArrayList</tt> instance.  (The 
     * elements themselves are not copied.) 
     * 
     * @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance 
     */ 
    public Object clone() { 
        try { 
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone(); 
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); 
            v.modCount = 0; 
            return v; 
        } catch (CloneNotSupportedException e) { 
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable 
            throw new InternalError(e); 
        } 
    }

两种不同的克隆方法，浅克隆(ShallowClone)和深克隆(DeepClone)。

浅克隆是指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身（包括对象中的基本变量），而不拷贝对象包含的引用指向的对象。

深克隆不仅拷贝对象本身，而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。举例来说更加清楚：

浅克隆

学生技能类

//学生的技能类 
public class Skill implements Cloneable{ 
    private String skillName; 
    public Skill() { 
    } 
    public Skill(String skillName) { 
        this.skillName = skillName; 
    } 
    public String getSkillName() { 
        return skillName; 
    } 
    public void setSkillName(String skillName) { 
        this.skillName = skillName; 
    } 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Skill{" + 
                "skillName='" + skillName + '\'' + 
                '}'; 
    } 
}

学生类

public class Student  implements Cloneable{ 
    //姓名 
    private String name; 
    //年龄 
    private Integer age; 
    //技能 
    private Skill skill; 
    public Student() { 
    } 
    public Student(String name, Integer age, Skill skill) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
        this.skill = skill; 
    } 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
 
    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    } 
 
    public Integer getAge() { 
        return age; 
    } 
 
    public void setAge(Integer age) { 
        this.age = age; 
    } 
 
    public Skill getSkill() { 
        return skill; 
    } 
 
    public void setSkill(Skill skill) { 
        this.skill = skill; 
    } 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Student{" + 
                "name='" + name + '\'' + 
                ", age=" + age + 
                ", skill=" + skill + 
                '}'; 
    } 
 
    //浅克隆 
    @Override 
    public Student clone() throws CloneNotSupportedException { 
        return (Student) super.clone(); 
    } 
 
}

测试类

public class Test01 { 
 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
        //用自定义对象演示 深浅拷贝 
        Skill skill = new Skill("倒拔垂杨柳"); 
        Student s = new Student("鲁智深", 31, skill); 
        //调用clone方法进行克隆 
        Student obj = s.clone(); 
        //比较地址 
        System.out.println(s == obj); 
        System.out.println("被克隆对象: " + s); 
        System.out.println("克隆出来的对象: " + obj); 
        System.out.println("----华丽的分割线----"); 
        /** 
         * 存在的问题: 基本数据类型可以达到完全复制，引用数据类型则不可以 
         * 原因: 在学生对象s被克隆的时候，其属性skill(引用数据类型)仅仅是拷贝了一份引用，因此当skill的值发生改 
         * 变时，被克隆对象s的属性skill也将跟随改变 
         */ 
        //克隆之后,更改skill中的数据 
        skill.setSkillName("荷花酒"); 
        //更改克隆后对象的数据 
        obj.setName("扈三娘"); 
        obj.setAge(19); 
        System.out.println("被克隆对象: " + s); 
        System.out.println("克隆出来的对象: " + obj); 
    } 
 
}

看结果

在学生对象s被克隆的时候，其属性skill(引用数据类型)仅仅是拷贝了一份引用，因此当skill的值发生改变时，被克隆对象s的属性skill也将跟随改变

深克隆

学生技能类

public class Skill implements Cloneable{ 
    private String skillName; 
 
    public Skill() { 
    } 
 
    public Skill(String skillName) { 
        this.skillName = skillName; 
    } 
 
    public String getSkillName() { 
        return skillName; 
    } 
 
    public void setSkillName(String skillName) { 
        this.skillName = skillName; 
    } 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Skill{" + 
                "skillName='" + skillName + '\'' + 
                '}'; 
    } 
 
    //重写克隆方法,将权限修饰符改成public 
    @Override 
    public Skill clone() throws CloneNotSupportedException { 
        return (Skill) super.clone(); 
    } 
 
}

学生类

public class Student implements Cloneable{ 
    //姓名 
    private String name; 
    //年龄 
    private Integer age; 
    //技能 
    private Skill skill; 
 
    public Student() { 
    } 
 
    public Student(String name, Integer age, Skill skill) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
        this.skill = skill; 
    } 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
 
    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    } 
 
    public Integer getAge() { 
        return age; 
    } 
 
    public void setAge(Integer age) { 
        this.age = age; 
    } 
 
    public Skill getSkill() { 
        return skill; 
    } 
 
    public void setSkill(Skill skill) { 
        this.skill = skill; 
    } 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return "Student{" + 
                "name='" + name + '\'' + 
                ", age=" + age + 
                ", skill=" + skill + 
                '}'; 
    } 
 
    //深克隆 
    @Override 
    public Student clone() throws CloneNotSupportedException { 
        //调用超类Object中方法clone进行对象克隆,得到一个新的学生对象 
        Student newStu = (Student) super.clone(); 
        //调用学生类其属性skill的clone方法,对属性进行克隆 
        Skill s = this.skill.clone(); 
        //再将克隆的Skill设置给克隆出来的学生对象 
        newStu.setSkill(s); 
        //返回克隆出来的学生对象 
        return newStu; 
    } 
}

测试类

public class Test01 { 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
        //用自定义对象演示 深浅拷贝 
        Skill skill = new Skill("倒拔垂杨柳"); 
        Student s = new Student("鲁智深", 31, skill); 
        //调用clone方法进行克隆 
        Student obj = s.clone(); 
        //比较地址 
        System.out.println(s == obj); 
        System.out.println("被克隆对象: " + s); 
        System.out.println("克隆出来的对象: " + obj); 
        System.out.println("----华丽的分割线----"); 
        //克隆之后,更改skill中的数据 
        skill.setSkillName("荷花酒"); 
        //更改克隆后对象的数据 
        obj.setName("扈三娘"); 
        obj.setAge(19); 
        System.out.println("被克隆对象: " + s); 
        System.out.println("克隆出来的对象: " + obj); 
    } 
}

看结果

RandomAccess标记接口

看源码

用处是当要实现某些算法时，会判断当前类是否实现了RandomAccess接口，会选择不同的算法。

接口RandomAccess中内容是空的，只是作为标记用。比如List下的ArrayList和LinkedList。其中ArrayList实现了RandomAccess。而LinkedList没有。

我们可以利用instanceof来判断哪一个是实现了RandomAccess。分辨出两个集合。其中ArrayList使用for循环遍历快，而LinkedList使用迭代器快。那么通过分辨，不同的集合使用不同的遍历方式。

案例演示-ArrayList

添加1000万条数据,并获取

public class Test01 { 
    public static void main(String[] args) { 
        //创建ArrayList集合 
        List<String> list = new ArrayList<>(); 
        //添加1000万条数据 
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) { 
            list.add(i + "a"); 
        } 
        System.out.println("----通过索引(随机访问:)----"); 
        long startTime = System.currentTimeMillis(); 
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
            //仅仅为了演示取出数据的时间,因此不对取出的数据进行打印 
            list.get(i); 
        } 
        long endTime = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("随机访问: " + (endTime - startTime)); 
        System.out.println("----通过迭代器(顺序访问:)----"); 
        startTime = System.currentTimeMillis(); 
        Iterator<String> it = list.iterator(); 
        while (it.hasNext()) { 
            //仅仅为了演示取出数据的时间,因此不对取出的数据进行打印 
            it.next(); 
        } 
        endTime = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("顺序访问: " + (endTime - startTime)); 
    } 
}

看结果

可以看出，for循环遍历元素时间上是少于迭代器的，证明RandomAccess 接口确实是有这个效果。

当然，现在的语言和机器性能这么高，两种方式遍历数据的性能差距几乎可以忽略不计，尤其是数据量不大的情况下。所以，日常使用中没必要过分追求哪种方式好，按照自己的习惯来就行。

案例演示-LinkedList

添加10W条数据,并获取

public class Test02 { 
    public static void main(String[] args) { 
        //创建LinkedList集合 
        List<String> list = new LinkedList<>(); 
        //添加10W条数据 
        for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
            list.add(i + "a"); 
        } 
        System.out.println("----通过索引(随机访问:)----"); 
        long startTime = System.currentTimeMillis(); 
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
            //仅仅为了演示取出数据的时间,因此不对取出的数据进行打印 
            list.get(i); 
        } 
        long endTime = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("随机访问: " + (endTime - startTime)); 
        System.out.println("----通过迭代器(顺序访问:)----"); 
        startTime = System.currentTimeMillis(); 
        Iterator<String> it = list.iterator(); 
        while (it.hasNext()) { 
            //仅仅为了演示取出数据的时间,因此不对取出的数据进行打印 
            it.next(); 
        } 
        endTime = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("顺序访问: " + (endTime - startTime)); 
    } 
}

看结果

为什么LinkedList随机访问比顺序访问要慢这么多?

源码分析

随机访问

每次LinkedList对象调用get方法获取元素,都会执行以下代码

list.get(i);

public E get(int index) { 
        checkElementIndex(index); 
        return node(index).item; 
    }

/** 
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index. 
     */ 
    Node<E> node(int index) { 
        // assert isElementIndex(index); 
        //node方法每次被调用的时候都会根据集合size进行折半动作 
        //判断get方法中的index是小于集合长度的一半还是大于 
        if (index < (size >> 1)) { 
            Node<E> x = first; 
            //如果小于就从链表的头部一个个的往后找 
            for (int i = 0; i < index; i++) 
                x = x.next; 
            return x; 
        } else { 
            Node<E> x = last; 
            //如果大于就从链表的尾部一个个的往前找 
            for (int i = size - 1; i > index; i--) 
                x = x.prev; 
            return x; 
        } 
    }

顺序访问

获取迭代器的时候,会执行以下代码

Iterator<String> it = list.iterator();

跟进去

public Iterator<E> iterator() { 
        return listIterator(); 
    }

继续

public ListIterator<E> listIterator() { 
        return listIterator(0); 
    }

继续

public ListIterator<E> listIterator(final int index) { 
        rangeCheckForAdd(index); 
 
        return new ListItr(index); 
    }

LinkedList迭代器实现类

小结: 由于随机访问的时候源码底层每次都需要进行折半的动作，再经过判断是从头还是从尾部一个个寻找。

而顺序访问只会在获取迭代器的时候进行一次折半的动作,以后每次都是在上一次的基础上获取下一个元素。因此顺序访问要比随机访问快得多

实际开发应用场景

if(list instanceof RandomAccess){ 
            //使用for遍历 
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
                System.out.println(list.get(i)); 
            } 
        }else { 
            //使用迭代器遍历 
            Iterator<String> it = list.iterator(); 
            while (it.hasNext()) { 
                it.next(); 
            } 
        }

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