深入浅出RPC---2、序列化技术-灵析社区

RPC深入解析

上文说到RPC架构，那RPC底层涉及哪些技术呢，下面我们来详细解析下。

序列化技术

序列化流程

序列化作用

在网络传输中，数据必须采用二进制形式， 所以在RPC调用过程中， 需要采用序列化技术，对入参对象和返 回值对象进行序列化与反序列化。

序列化处理要素

解析效率：序列化协议应该首要考虑的因素，像xml/json解析起来比较耗时，需要解析doom树，二进 制自定义协议解析起来效率要快很多。

压缩率：同样一个对象，xml/json传输起来有大量的标签冗余信息，信息有效性低，二进制自定义协议 占用的空间相对来说会小很多。

扩展性与兼容性：是否能够利于信息的扩展，并且增加字段后旧版客户端是否需要强制升级，这都是需 要考虑的问题，在自定义二进制协议时候，要做好充分考虑设计。

可读性与可调试性：xml/json的可读性会比二进制协议好很多，并且通过网络抓包是可以直接读取，二 进制则需要反序列化才能查看其内容。

跨语言：有些序列化协议是与开发语言紧密相关的，例如dubbo的Hessian序列化协议就只能支持Java 的RPC调用。

通用性：xml/json非常通用，都有很好的第三方解析库，各个语言解析起来都十分方便，二进制数据的 处理方面也有Protobuf和Hessian等插件，在做设计的时候尽量做到较好的通用性。

序列化方式

自定义的二进制协议来实现序列化：

下面以User对象例举讲解:

User对象:

package com.test; 
public class User { 
    /**
	 * 用户编号 
	 */ 
	private String userNo = "0001"; 
	/**
	 * 用户名称
	 */ 
	private String name = "test"; 
}

包体的数据组成:

业务指令为0x00000001占1个字节，类的包名com.test占10个字节, 类名User占4个字节; 属性UserNo名称占6个字节，属性类型string占2个字节表示，属性值为0001占4个字节； 属性name名称占4个字节，属性类型string占2个字节表示，属性值为zhangsan占8个字节； 包体共计占有1+10+4+6+2+4+4+2+8 = 41字节。

包头的数据组成:

版本号v1.0占4个字节，消息包体实际长度为41占4个字节表示，序列号0001占4个字节，校验码32位表示占4 个字节。

包头共计占有4+4+4+4 = 16字节。

包尾的数据组成: 通过回车符标记结束\r\n，占用1个字节。

整个包的序列化二进制字节流共41+16+1 = 58字节。这里讲解的是整个序列化的处理思路， 在实际的序列化处理中还要考虑更多细节，比如说方法和属性的区分，方法权限的标记，嵌套类型的处理等等；

JDK原生序列化

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {   
    String basePath = "D:/TestCode"; 
	FileOutputStream fos = new FileOutputStream(basePath + "tradeUser.clazz"); 
	TradeUser tradeUser = new TradeUser(); 
	tradeUser.setName("Mirson"); 
	ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos); 
	oos.writeObject(tradeUser); 
	oos.flush(); 
	oos.close(); 
	FileInputStream fis = new FileInputStream(basePath + "tradeUser.clazz");  
	ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis); 
	TradeUser deStudent = (TradeUser) ois.readObject(); 
	ois.close(); 
	System.out.println(deStudent);
}

在Java中，序列化必须要实现java.io.Serializable接口。

通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream对象进行序列化及反序列化操作。

虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的 序列化 ID 是否一致（也就是在代码中定义的序列ID private static final long serialVersionUID）

序列化并不会保存静态变量。

要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现Serializable 接口。

Transient关键字的作用是控制变量的序列化，在变量声明前加上该关键字，可以阻止该变量被序列 化到文件中，在被反序列化后，transient变量的值被设为初始值，如基本类型 int为 0，封装对象型 Integer则为null。

服务器端给客户端发送序列化对象数据并非加密的，如果对象中有一些敏感数据比如密码等，那么在 对密码字段序列化之前，最好做加密处理,这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

JSON序列化

一般在HTTP协议的RPC框架通信中，会选择JSON方式。

优点：JSON具有较好的扩展性、可读性和通用性。

缺点：JSON序列化占用空间开销较大,没有JAVA的强类型区分，需要通过反射解决，解析效率和压缩率都 较差。

如果对并发和性能要求较高，或者是传输数据量较大的场景，不建议采用JSON序列化方式。

Hessian2序列化

Hessian 是一个动态类型，二进制序列化，并且支持跨语言特性的序列化框架。 Hessian 性能上要比 JDK、JSON 序列化高效很多，并且生成的字节数也更小。有非常好的兼容性和稳定 性，所以 Hessian 更加适合作为 RPC 框架远程通信的序列化协议。

代码示例:

	TradeUser tradeUser = new TradeUser(); 
	tradeUser.setName("Mirson"); 
	//tradeUser对象序列化处理 
	ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 
	Hessian2Output output = new Hessian2Output(bos); 
	output.writeObject(tradeUser); 
	output.flushBuffer(); 
	byte[] data = bos.toByteArray(); 
	bos.close(); 
	//tradeUser对象反序列化处理 
	ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(data); 
	Hessian2Input input = new Hessian2Input(bis); 
	TradeUser deTradeUser = (TradeUser) input.readObject(); 
	input.close(); 
	System.out.println(deTradeUser);

Hessian自身也存在一些缺陷，大家在使用过程中要注意：

对Linked系列对象不支持，比如LinkedHashMap、LinkedHashSet 等，但可以通过CollectionSerializer类修复。

Locale 类不支持，可以通过扩展 ContextSerializerFactory类修复。

Byte/Short在反序列化的时候会转成 Integer。

Protobuf序列化

Protobuf 是 Google 推出的开源序列库，它是一种轻便、高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化 数据序列化，支持 Java、Python、C++、Go 等多种语言。

Protobuf 使用的时候需要定义 IDL（Interface description language），然后使用不同语言的 IDL 编译 器，生成序列化工具类，它具备以下优点：

压缩比高，体积小，序列化后体积相比 JSON、Hessian 小很多；

IDL能清晰地描述语义，可以帮助并保证应用程序之间的类型不会丢失，无需类似 XML 解析器；

序列化反序列化速度很快，不需要通过反射获取类型；

消息格式的扩展、升级和兼容性都不错，可以做到向后兼容。

代码示例:

Protobuf脚本定义:

// 定义Proto版本 
syntax = "proto3"; 
// 是否允许生成多个JAVA文件 
option java_multiple_files = false; 
// 生成的包路径 
option java_package = "com.itcast.bulls.stock.struct.netty.trade"; 
// 生成的JAVA类名 
option java_outer_classname = "TradeUserProto"; 
// 预警通知消息体 
message TradeUser { 
	/**
	 * 用户ID 
	 */ 
	int64 userId = 1 ;
	/**
	 * 用户名称 
	 */ 
	string userName = 2 ; 
 }

代码操作:

// 创建TradeUser的Protobuf对象 
TradeUserProto.TradeUser.Builder builder = TradeUserProto.TradeUser.newBuilder(); builder.setUserId(101); 
builder.setUserName("Mirson"); 
//将TradeUser做序列化处理 
TradeUserProto.TradeUser msg = builder.build(); 
byte[] data = msg.toByteArray(); 
//反序列化处理, 将刚才序列化的byte数组转化为TradeUser对象 
TradeUserProto.TradeUser deTradeUser = TradeUserProto.TradeUser.parseFrom(data); System.out.println(deTradeUser);

点赞 评论 收藏 目录

阅读量：2024

点赞量：0

收藏量:0