摘要 本文簡(jiǎn)要介紹了.NET中的序列化（Serialization）概念，以及在代碼中實(shí)作Serialization的方法。文章的最后介紹了Serialization在Clone方法中的運(yùn)用。

Serialization的概念

Serialization是.NET中一種實(shí)現(xiàn)對(duì)象持久性（Persistent）的機(jī)制。它是一個(gè)將對(duì)象中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)單一元素（通常是Stream）的過(guò)程。它的逆過(guò)程是Deserialization。Serialization的核心概念是將一個(gè)對(duì)象的所有數(shù)據(jù)看作一個(gè)獨(dú)立的單元。

一般說(shuō)來(lái)，在兩種情況下非常需要Serialization：1）當(dāng)我們希望能夠?qū)?duì)象當(dāng)前的狀態(tài)完整地保存到存儲(chǔ)介質(zhì)中，以便我們以后能夠精確地還原對(duì)象時(shí)；2）當(dāng)我們希望將對(duì)象從一個(gè)應(yīng)用程序空間（Application domain）傳遞到另一個(gè)應(yīng)用程序空間時(shí)。例如，Windows Form程序就是利用Serialization機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)剪貼板的copy & paste的。

.NET Framework支持兩種類型的Serialization：Shallow Serialization和Deep Serialization。

所謂Shallow Serialization是將對(duì)象的可讀寫(xiě)（read-write）屬性的值轉(zhuǎn)換成字節(jié)流，而對(duì)象內(nèi)部的數(shù)據(jù)（沒(méi)有通過(guò)read-write屬性暴露出來(lái)的數(shù)據(jù)）則不被轉(zhuǎn)換。XmlSerializer以及Web Services就使用這種技術(shù)。

Deep Serialization比Shallow Serialization更加徹底，因?yàn)樗菍⒋鎯?chǔ)在對(duì)象私有變量里的實(shí)際值拷貝到字節(jié)流里。而且Deep Serialization還將serialize整個(gè)object graph。也就是說(shuō)，如果你的對(duì)象持有其他對(duì)象的引用，或者其他對(duì)象引用的集合，那么所有這些對(duì)象都將被Serialize。BinaryFormatter和SoapFormatter以及.NET Remoting都使用Deep Serialization技術(shù)，它甚至被有限地用于LosFormatter來(lái)產(chǎn)生存儲(chǔ)在Web Form頁(yè)中的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

本文將著重于Deep Serialization。


Serialization的過(guò)程


.NET Framework通過(guò)Reflection提供自動(dòng)Serialization的機(jī)制。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被序列化（Serialized）的時(shí)候，它的類名，Assembly，以及類實(shí)例的所有數(shù)據(jù)成員都將被寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)中。Serialization引擎保持對(duì)所有已經(jīng)被序列化的對(duì)象引用的追蹤，以確保相同的對(duì)象引用最多只被序列化一次。

通常，一個(gè)Serialization過(guò)程會(huì)由formatter（例如BinaryFormatter）的Serialize方法引發(fā)。對(duì)象的Serialization過(guò)程按照以下規(guī)則進(jìn)行：

1、 檢測(cè)以確保formatter是否擁有一個(gè)代理選擇器（surrogate selector）。如果有，檢查代理選擇器是否持有給定的對(duì)象類型。如果有，ISerializable.GetObjectData被調(diào)用。

2、 如果formatter沒(méi)有代理選擇器，或者代理選擇器沒(méi)有對(duì)象類型，檢查對(duì)象是否被用Serializable屬性標(biāo)記。如果沒(méi)有，則拋出SerializationException異常。

3、 如果對(duì)象被標(biāo)記為Serializable，檢查對(duì)象是否實(shí)現(xiàn)了ISerializable接口。如果實(shí)現(xiàn)了此接口，則GetObjectData被調(diào)用。

4、 如果對(duì)象沒(méi)有實(shí)現(xiàn)ISerializable接口，則使用默認(rèn)的序列化策略，來(lái)序列化沒(méi)有用NonSerialized屬性標(biāo)記的域。

使你的class能夠被序列化

通過(guò)上面對(duì)Serialization過(guò)程的分析，我們可以看出，有兩種方式可以使一個(gè)class能夠被序列化：1）將此class簡(jiǎn)單地標(biāo)記為Serializable；2）為此class實(shí)現(xiàn)ISerializable接口，并將此class標(biāo)記為Serializable。

1、 標(biāo)記Serializable屬性

標(biāo)記Serializable屬性的方式是實(shí)現(xiàn)Serialization的基本方法。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：


[Serializable]

public class Person

{

public string name = null;

public int age = 0;

}


你可以使用BinaryFormatter來(lái)將上面的class序列化：

Person sam = new Person();

sam.name = "sam";

sam.age = 24;

I(yíng)Formatter formatter = new BinaryFormatter();

Stream stream = new FileStream("sam.dat",

FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None);

formatter.Serialize(stream, sam);

stream.Close();


就是這么簡(jiǎn)單，你所要做的就是創(chuàng)建一個(gè)Stream和一個(gè)formatter的實(shí)例，然后調(diào)用formatter的Serialize方法。經(jīng)過(guò)BinaryFormatter serialize的數(shù)據(jù)仍然能夠通過(guò)BinaryFormatter deserialize回來(lái)，方法與serialize同樣簡(jiǎn)單，這里就不贅述了。

如果你不想將類里的所有域都序列化，可以使用NonSerialized屬性進(jìn)行選擇。如：

[Serializable]

public class Person

{

public string name = null;

[NonSerialized]

public int age = 0;

}


這樣，age域就不會(huì)被序列化了。

需要注意的是，Serializable屬性并不能被繼承。也就是說(shuō)如果你希望Person的派生類也能夠被Serialize的話，那么這個(gè)派生類也必須被Serializable標(biāo)記。否則將得到SerializationException異常。

同樣的，Person類中的所有對(duì)其他類的引用，其所引用的類都應(yīng)該是能夠被Serialize的。.NET Framework中的大部分class都實(shí)現(xiàn)了ISerializable接口，但有些class沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，例如ImageList。可以通過(guò)MSDN Library的到一個(gè)實(shí)現(xiàn)了ISerializable接口的class列表。對(duì)那些沒(méi)有實(shí)現(xiàn)此接口的class，使用的時(shí)候要當(dāng)心。

2、 實(shí)現(xiàn)ISerializable接口

Serializable屬性的功能非常強(qiáng)大，它使得Serialize和Deserialize變得十分簡(jiǎn)單。但凡事有利必有弊，由Serializable實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)序列化方法有時(shí)不夠靈活。我們并不能完全控制Serialize和Deserialize的行為，而有些時(shí)候它們的行為對(duì)我們來(lái)說(shuō)很重要。那么我們通過(guò)何種方法能夠控制Serialize和Deserialize的行為呢？答案就是，自己來(lái)實(shí)現(xiàn)ISerializable接口。ISerializable接口給予我們更大的自由來(lái)控制Serialize和Deserialize，但是無(wú)疑我們將不得不寫(xiě)更多的代碼L。

下面我們來(lái)看看如何實(shí)現(xiàn)ISerializabe接口。ISerializable接口位于System.Runtime.Serialization名字空間中，聲明如下：

public inferface ISerializable

{

void GetObjectData(SerializationInfo info,

StreamingContext context);

}

它只有一個(gè)方法GetObjectData。因此，像實(shí)現(xiàn)其他接口一樣，我們必須實(shí)現(xiàn)此方法。但與其他接口不同的是，為了Deserialization，我們還必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的構(gòu)造函數(shù)（我稱此構(gòu)造函數(shù)為“序列化構(gòu)造函數(shù)”），此構(gòu)造函數(shù)具有與GetObjectData相同的參數(shù)列表。由于此構(gòu)造函數(shù)專門(mén)用于.NET Framework在Deserialize時(shí)的Reflection機(jī)制，因此我們通常將它聲明為保護(hù)或私有模式。如下：（當(dāng)然，如果你的class只需要Serialize而不需要Deserialize的話，也可以不實(shí)現(xiàn)這個(gè)特殊的構(gòu)造函數(shù)）

[Serializable]

public class Person : ISerializable

{

public string name = null;

public int age = 0;


public Person()

{

}


protected Person(SerializationInfo info, StreamingContext context)

{

name = info.GetString("name");

age = info.GetInt32("age");

}


void ISerializable.GetObjectData(SerializationInfo info,

StreamingContext context)

{

info.AddValue("name", name);

info.AddValue("age", age);

}

}


通過(guò)實(shí)現(xiàn)ISerializable接口，使得我們有機(jī)會(huì)在ISerializable.GetObjectData中控制Serialize的行為，在“序列化構(gòu)造函數(shù)”中控制Deserialize的行為。這個(gè)接口提供給我們的信息非常全面而靈活，以致于我們甚至可以在這兩個(gè)方法中耍些花招。比如，我們可以在Deserialize的時(shí)候，籍由改變info.FullTypeName來(lái)得到一種與被Serialize的對(duì)象不同類型的另一個(gè)對(duì)象等。

獨(dú)辟蹊徑


前面談到過(guò)Serialization被運(yùn)用的典型環(huán)境，是對(duì)象存儲(chǔ)、進(jìn)程間數(shù)據(jù)傳遞等涉及到對(duì)象持久性的領(lǐng)域。但實(shí)際上，它也能夠被運(yùn)用到其他的許多地方，關(guān)鍵在于我們是否能想到去用運(yùn)Serialization，有時(shí)候思維定式也是很可怕的J。舉個(gè)例子，我們來(lái)看看在Clone方法中如何使用Serialization[1]。

如果我們要為Person類實(shí)現(xiàn)Clone方法，我們通常會(huì)這樣寫(xiě)：

[Serializable]

public class Person : ICloneable

{

public string name = null;

public int age = 0;


public object Clone()

{

Person person = new Person();

person.name = name;

person.age = age;


return person;

}

}


如果我們利用Serialization的方法，Clone函數(shù)就能寫(xiě)成下面的樣子：

public object Clone()

{

MemoryStream stream = new MemoryStream();

BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();


formatter.Serialize(stream, this);

stream.Position = 0;

return formatter.Deserialize(stream);

}

從這兩個(gè)實(shí)現(xiàn)上看，使用Serialization實(shí)現(xiàn)Clone方法似乎并沒(méi)有什么好處?？墒窃O(shè)想如果你面對(duì)的是一個(gè)復(fù)雜的類繼承體系，從基類到派生類都需要實(shí)現(xiàn)Clone方法。利用第一種實(shí)作手法，你將不得不為每一個(gè)class寫(xiě)一個(gè)Clone方法，而且隨著數(shù)據(jù)成員的增多，這個(gè)方法將越來(lái)越冗長(zhǎng)，并且會(huì)由于數(shù)據(jù)成員的改變而引發(fā)錯(cuò)誤（我曾經(jīng)遇到過(guò)好幾次，由于class中增加了成員變量，而Clone方法沒(méi)有及時(shí)更新，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。呵呵，這種錯(cuò)誤還很難調(diào)試）。現(xiàn)在你看到用Serialization實(shí)現(xiàn)的好處了吧？是的，我們只要在基類中將Clone方法聲明為virtual，并用Serialization的方法實(shí)現(xiàn)之，然后保證基類和派生類都可以被Serialize，上面所有的麻煩不都迎刃而解了嗎？

總結(jié)

現(xiàn)代軟件項(xiàng)目中，無(wú)論何種項(xiàng)目都會(huì)或多或少地涉及到對(duì)象持久性的問(wèn)題，.NET也不例外，無(wú)論是Windows Form、ASP.NET，還是Web Services，都需要處理對(duì)象持久性。而Serialization正是.NET為應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題而給出的解法。

參考文獻(xiàn)

·[1] Rockford Lhotka，《Object Serialization in Visual Basic .NET》，MSDN Library。Serialization在Clone方法中的運(yùn)用即來(lái)自此文。

·Piet Obermeyer and Jonathan Hawkins，《Object Serialization in the .NET Framework》，MSDN Library。

·Jeffrey Richter，《.NET Run-time Serialization》Part 1，Part 2，Part 3，MSDN Library。