如何更好地使用Protostuff实现数据序列化和反序列化

一、了解Protostuff

1、什么是Protostuff

Protostuff是一个Java的序列化和反序列化工具，它比Java的原生序列化机制更快、更省空间。

2、为什么要使用Protostuff

Java的原生序列化机制在序列化和反序列化时，会涉及到大量的I/O操作，增加了程序的执行时间及开销。而Protostuff在序列化和反序列化时，会跳过构造函数、setter/getter方法等，直接使用二进制对Java对象进行操作，从而提高了程序的执行效率。

3、Protostuff的特点

(1)快速序列化和反序列化

(2)省空间，紧凑的序列化形式

(3)对于POJO类型的对象，无需配置显式序列化器

二、Protostuff的使用

1、Maven依赖

<dependency>
    <groupId>io.protostuff</groupId>
    <artifactId>protostuff-core</artifactId>
    <version>1.6.1</version>
</dependency>

2、序列化和反序列化示例代码

public class ProtostuffUtil {
    /**
     * 序列化方法
     * @param obj 序列化的对象
     * @return 字节数组
     */
    public static <T> byte[] serialize(T obj) {
        LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
        Schema schema = (Schema) RuntimeSchema.getSchema(obj.getClass());
        byte[] data;
        try {
            data = ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } finally {
            buffer.clear();
        }
        return data;
    }

    /**
     * 反序列化方法
     * @param data 序列化的字节数组
     * @param clazz 反序列化的Class类型
     * @return 反序列化后的对象
     */
    public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) {
        T obj;
        try {
            obj = clazz.newInstance();
        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        Schema schema = RuntimeSchema.getSchema(clazz);
        ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema);
        return obj;
    }
}

3、示例代码说明

上述代码中，serialize()方法是将对象序列化成字节数组的方法，deserialize()方法是将字节数组反序列化成对象的方法。

在serialize()方法中，先通过RuntimeSchema.getSchema(obj.getClass())生成对象的schema，使用LinkedBuffer分配一块缓冲区，然后调用ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer)方法将对象序列化成字节数组。

在deserialize()方法中，先通过RuntimeSchema.getSchema(clazz)生成Class类型的schema，再通过clazz.newInstance()创建一个对象，最后调用ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema)将字节数组反序列化成对象返回。

三、Protostuff的优化使用

1、使用缓存

Protostuff在生成schema时，需要进行反射读取对象的所有字段，这个过程比较耗时间，可以使用缓存方式避免重复生成。

public class ProtostuffUtil {

    private static final ConcurrentMap<Class, Schema> cachedSchema = new ConcurrentHashMap();

    private ProtostuffUtil() {
    }

    /**
     * 序列化方法，支持缓存
     * @param obj 序列化的对象
     * @return 字节数组
     */
    public static <T> byte[] serialize(T obj) {
        Class<T> clazz = (Class<T>) obj.getClass();
        LinkedBuffer buffer = LinkedBuffer.allocate(LinkedBuffer.DEFAULT_BUFFER_SIZE);
        try {
            final Schema schema = getSchema(clazz);
            return ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer);
        } catch (final Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        } finally {
            buffer.clear();
        }
    }

    /**
     * 反序列化方法
     * @param data 序列化的字节数组
     * @param clazz 反序列化的Class类型
     * @return 反序列化后的对象
     */
    public static <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) {
        try {
            final T obj = clazz.newInstance();
            final Schema schema = getSchema(clazz);
            ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema);
            return obj;
        } catch (final Exception e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        }
    }

    /**
     * 获取Schema，支持缓存
     * @param cls 序列化类
     * @return schema
     */
    private static <T> Schema<T> getSchema(final Class<T> cls) {
        Schema<T> schema = (Schema<T>) cachedSchema.get(cls);
        if (schema == null) {
            schema = RuntimeSchema.createFrom(cls);
            if (schema != null) {
                cachedSchema.putIfAbsent(cls, schema);
            }
        }
        return schema;
    }
}

2、支持泛型类型

上述示例代码中getSchema()、serialize()、deserialize()方法都支持泛型类型，在序列化和反序列化时也能正确处理。

四、Protostuff的应用场景

1、分布式缓存

分布式缓存中常常需要将对象序列化成字节数组存储在缓存中，在取出时需要将字节数组反序列化成对象来使用。

2、互联网应用接口的数据传输

使用Protostuff可以减小接口传输数据的大小，提高接口性能。

五、小结

本文详细介绍了如何使用Protostuff实现数据的序列化和反序列化，从了解Protostuff的特点、使用方法、优化使用和应用场景进行阐述。