如何更好地使用Protostuff實現數據序列化和反序列化

一、了解Protostuff

1、什麼是Protostuff

Protostuff是一個Java的序列化和反序列化工具，它比Java的原生序列化機制更快、更省空間。

2、為什麼要使用Protostuff

Java的原生序列化機制在序列化和反序列化時，會涉及到大量的I/O操作，增加了程序的執行時間及開銷。而Protostuff在序列化和反序列化時，會跳過構造函數、setter/getter方法等，直接使用二進位對Java對象進行操作，從而提高了程序的執行效率。

3、Protostuff的特點

(1)快速序列化和反序列化

(2)省空間，緊湊的序列化形式

(3)對於POJO類型的對象，無需配置顯式序列化器

二、Protostuff的使用

1、Maven依賴

<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碼

public class ProtostuffUtil {
    /**
     * 序列化方法
     * @param obj 序列化的對象
     * @return 位元組數組
     */
    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 序列化的位元組數組
     * @param clazz 反序列化的Class類型
     * @return 反序列化後的對象
     */
    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、示例代碼說明

上述代碼中，serialize()方法是將對象序列化成位元組數組的方法，deserialize()方法是將位元組數組反序列化成對象的方法。

在serialize()方法中，先通過RuntimeSchema.getSchema(obj.getClass())生成對象的schema，使用LinkedBuffer分配一塊緩衝區，然後調用ProtostuffIOUtil.toByteArray(obj, schema, buffer)方法將對象序列化成位元組數組。

在deserialize()方法中，先通過RuntimeSchema.getSchema(clazz)生成Class類型的schema，再通過clazz.newInstance()創建一個對象，最後調用ProtostuffIOUtil.mergeFrom(data, obj, schema)將位元組數組反序列化成對象返回。

三、Protostuff的優化使用

1、使用緩存

Protostuff在生成schema時，需要進行反射讀取對象的所有欄位，這個過程比較耗時間，可以使用緩存方式避免重複生成。

public class ProtostuffUtil {

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

    private ProtostuffUtil() {
    }

    /**
     * 序列化方法，支持緩存
     * @param obj 序列化的對象
     * @return 位元組數組
     */
    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 序列化的位元組數組
     * @param clazz 反序列化的Class類型
     * @return 反序列化後的對象
     */
    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);
        }
    }

    /**
     * 獲取Schema，支持緩存
     * @param cls 序列化類
     * @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、支持泛型類型

上述示例代碼中getSchema()、serialize()、deserialize()方法都支持泛型類型，在序列化和反序列化時也能正確處理。

四、Protostuff的應用場景

1、分散式緩存

分散式緩存中常常需要將對象序列化成位元組數組存儲在緩存中，在取出時需要將位元組數組反序列化成對象來使用。

2、互聯網應用介面的數據傳輸

使用Protostuff可以減小介面傳輸數據的大小，提高介面性能。

五、小結

本文詳細介紹了如何使用Protostuff實現數據的序列化和反序列化，從了解Protostuff的特點、使用方法、優化使用和應用場景進行闡述。