Java Kryo序列化
JAVA旭阳 人气:0概述
Kryo 是一个快速序列化/反序列化工具，依赖于字节码生成机制（底层使用了 ASM 库)，因此在序列化速度上有一定的优势，但正因如此，其使用也只能限制在基于 JVM 的语言上。
和 Hessian 类似，Kryo 序列化出的结果，是其自定义的、独有的一种格式。由于其序列化出的结果是二进制的，也即 byte[]，因此像 Redis 这样可以存储二进制数据的存储引擎是可以直接将 Kryo 序列化出来的数据存进去。当然你也可以选择转换成 String 的形式存储在其他存储引擎中（性能有损耗）。
基础用法
介绍了这么多，接下来我们就来看看 Kryo 的基础用法吧。其实对于序列化框架来说，API 基本都差不多，毕竟入参和出参通常都是确定的（需要序列化的对象/序列化的结果）。在使用 Kryo 之前，我们需要引入相应的依赖。
<dependency> <groupId>com.esotericsoftware</groupId> <artifactId>kryo</artifactId> <version>5.2.0</version> </dependency>
基本使用如下所示：
import com.esotericsoftware.kryo.Kryo;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Input;
import com.esotericsoftware.kryo.io.Output;
import java.io.*;
public class HelloKryo {
static public void main(String[] args) throws Exception {
Kryo kryo = new Kryo();
kryo.register(SomeClass.class);
SomeClass object = new SomeClass();
object.value = "Hello Kryo!";
Output output = new Output(new FileOutputStream("file.bin"));
kryo.writeObject(output, object);
output.close();
Input input = new Input(new FileInputStream("file.bin"));
SomeClass object2 = kryo.readObject(input, SomeClass.class);
input.close();
System.out.println(object2.value);
}
static public class SomeClass {
String value;
}
}Kryo 类会自动执行序列化。Output 类和 Input 类负责处理缓冲字节，并写入到流中。如果序列化前和序列化后类的字段不一致，反序列化会失败。
Kryo 的序列化
作为一个灵活的序列化框架，Kryo 并不关心读写的数据，作为开发者，你可以随意使用 Kryo 提供的那些开箱即用的序列化器。
Kryo 的注册
和很多其他的序列化框架一样，Kryo 为了提供性能和减小序列化结果体积，提供注册的序列化对象类的方式。在注册时，会为该序列化类生成 int ID，后续在序列化时使用 int ID 唯一标识该类型。
注册的方式如下：
kryo.register(SomeClass.class);
或者
kryo.register(SomeClass.class, 1);
可以明确指定注册类的 int ID，但是该 ID 必须大于等于 0。如果不提供，内部将会使用 int++的方式维护一个有序的 int ID 生成。
Kryo 的序列化器
Kryo 支持多种序列化器，通过源码我们可窥知一二
虽然 Kryo 提供的序列化器可以读写大多数对象，但开发者也可以轻松的制定自己的序列化器。篇幅限制，这里就不展开说明了，仅以默认的序列化器为例。
对象引用
在新版本的 Kryo 中，默认情况下是不启用对象引用的。这意味着如果一个对象多次出现在一个对象图中，它将被多次写入，并将被反序列化为多个不同的对象。
举个例子，当开启了引用属性，每个对象第一次出现在对象图中，会在记录时写入一个 varint，用于标记。当此后有同一对象出现时，只会记录一个 varint，以此达到节省空间的目标。此举虽然会节省序列化空间，但是是一种用时间换空间的做法，会影响序列化的性能，这是因为在写入/读取对象时都需要进行追踪。
开发者可以使用 kryo 自带的 setReferences 方法来决定是否启用 Kryo 的引用功能。
public class KryoReferenceDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
Kryo kryo = new Kryo();
kryo.register(User.class);
kryo.register(Account.class);
User user = new User();
user.setUsername("alvin");
Account account = new Account();
account.setAccountNo("10000");
// 循环引用
user.setAccount(account);
account.setUser(user);
// 这里需要设置为true，才不会报错
kryo.setReferences(true);
Output output = new Output(new FileOutputStream("kryoreference.bin"));
kryo.writeObject(output, user);
output.close();
Input input = new Input(new FileInputStream("kryoreference.bin"));
User object2 = kryo.readObject(input, User.class);
input.close();
System.out.println(object2.getUsername());
System.out.println(object2.getAccount().getAccountNo());
}
public static class User {
private String username;
private Account account;
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public Account getAccount() {
return account;
}
public void setAccount(Account account) {
this.account = account;
}
}
public static class Account {
private String accountNo;
private String amount;
private User user;
public String getAccountNo() {
return accountNo;
}
public void setAccountNo(String accountNo) {
this.accountNo = accountNo;
}
public String getAmount() {
return amount;
}
public void setAmount(String amount) {
this.amount = amount;
}
public User getUser() {
return user;
}
public void setUser(User user) {
this.user = user;
}
}
}如果序列化前的setReferences(false)， 后面设置setReferences(true)进行反序列化，会失败。
线程不安全
Kryo 不是线程安全的。每个线程都应该有自己的 Kryo 对象、输入和输出实例。
因此在多线程环境中，可以考虑使用 ThreadLocal 或者对象池来保证线程安全性。
ThreadLocal + Kryo 解决线程不安全
ThreadLocal 是一种典型的牺牲空间来换取并发安全的方式，它会为每个线程都单独创建本线程专用的 kryo 对象。对于每条线程的每个 kryo 对象来说，都是顺序执行的，因此天然避免了并发安全问题。创建方法如下：
static private final ThreadLocal<Kryo> kryos = new ThreadLocal<Kryo>() {
protected Kryo initialValue() {
Kryo kryo = new Kryo();
// 在此处配置kryo对象的使用示例，如循环引用等
return kryo;
};
};
Kryo kryo = kryos.get();之后，仅需要通过 kryos.get() 方法从线程上下文中取出对象即可使用。
对象池 + Kryo 解决线程不安全
「池」是一种非常重要的编程思想，连接池、线程池、对象池等都是
「复用」思想的体现，通过将创建的“对象”保存在某一个“容器”中，以便后续反复使用，避免创建、销毁的产生的性能损耗，以此达到提升整体性能的作用。
Kryo 对象池原理也是如此。Kryo 框架自带了对象池的实现，整个使用过程不外乎创建池、从池中获取对象、归还对象三步，以下为代码实例。
// Pool constructor arguments: thread safe, soft references, maximum capacity
Pool<Kryo> kryoPool = new Pool<Kryo>(true, false, 8) {
protected Kryo create () {
Kryo kryo = new Kryo();
// Kryo 配置
return kryo;
}
};
// 获取池中的Kryo对象
Kryo kryo = kryoPool.obtain();
// 将kryo对象归还到池中
kryoPool.free(kryo);创建 Kryo 池时需要传入三个参数，其中第一个参数用于指定是否在 Pool 内部使用同步，如果指定为 true，则允许被多个线程并发访问。第三个参数适用于指定对象池的大小的，这两个参数较容易理解，因此重点来说一下第二个参数。
如果将第二个参数设置为 true，Kryo 池将会使用 java.lang.ref.SoftReference 来存储对象。这允许池中的对象在 JVM 的内存压力大时被垃圾回收。Pool clean 会删除所有对象已经被垃圾回收的软引用。当没有设置最大容量时，这可以减少池的大小。当池子有最大容量时，没有必要调用 clean，因为如果达到了最大容量，Pool free 会尝试删除一个空引用。
创建完 Kryo 池后，使用 kryo 就变得异常简单了，只需调用 kryoPool.obtain() 方法即可，使用完毕后再调用 kryoPool.free(kryo) 归还对象，就完成了一次完整的租赁使用。
理论上，只要对象池大小评估得当，就能在占用极小内存空间的情况下完美解决并发安全问题。如果想要封装一个 Kryo 的序列化方法，可以参考如下的代码
public static byte[] serialize(Object obj) {
Kryo kryo = kryoPool.obtain();
// 使用 Output 对象池会导致序列化重复的错误（getBuffer返回了Output对象的buffer引用）
try (Output opt = new Output(1024, -1)) {
kryo.writeClassAndObject(opt, obj);
opt.flush();
return opt.getBuffer();
}finally {
kryoPool.free(kryo);
}
}小结
相较于 JDK 自带的序列化方式，Kryo 的性能更快，并且由于 Kryo 允许多引用和循环引用，在存储开销上也更小。只不过，虽然 Kryo 拥有非常好的性能，但其自身却舍去了很多特性，例如线程安全、对序列化对象的字段修改等。虽然这些弊端可以通过 Kryo 良好的扩展性得到一定的满足，但是对于开发者来说仍然具有一定的上手难度，不过这并不能影响其在 Java 中的地位。
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