Java Externalizable 接口完全指南

1. 简介

本文将快速介绍 Java 中的 java.io.Externalizable 接口。该接口的核心目标是实现自定义序列化和反序列化。

在继续之前，建议先阅读 Java 序列化相关文章。下一章将展示如何使用该接口序列化 Java 对象。

之后，我们将重点对比它与 java.io.Serializable 接口的关键差异。

2. Externalizable 接口详解

Externalizable 继承自 java.io.Serializable 标记接口。任何实现 Externalizable 接口的类都必须重写 writeExternal() 和 readExternal() 方法，从而改变 JVM 的默认序列化行为。

2.1 序列化实现

看这个简单示例：

public class Country implements Externalizable {
  
    private static final long serialVersionUID = 1L;
  
    private String name;
    private int code;
  
    // getters, setters
  
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        out.writeUTF(name);
        out.writeInt(code);
    }
  
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) 
      throws IOException, ClassNotFoundException {
        this.name = in.readUTF();
        this.code = in.readInt();
    }
}

这里定义了 Country 类实现 Externalizable 接口，并重写了两个核心方法：

✅ 在 writeExternal() 中：将对象属性写入 ObjectOutput 流
✅ 在 readExternal() 中：从 ObjectInput 流按相同顺序读取属性

⚠️ 最佳实践：手动添加 serialVersionUID。若缺失，JVM 会自动生成一个编译器依赖的 ID，可能导致 InvalidClassException 异常。

测试上述实现：

@Test
public void whenSerializing_thenUseExternalizable() 
  throws IOException, ClassNotFoundException {
       
    Country c = new Country();
    c.setCode(374);
    c.setName("Armenia");
   
    FileOutputStream fileOutputStream
     = new FileOutputStream(OUTPUT_FILE);
    ObjectOutputStream objectOutputStream
     = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
    c.writeExternal(objectOutputStream);
   
    objectOutputStream.flush();
    objectOutputStream.close();
    fileOutputStream.close();
   
    FileInputStream fileInputStream
     = new FileInputStream(OUTPUT_FILE);
    ObjectInputStream objectInputStream
     = new ObjectInputStream(fileInputStream);
   
    Country c2 = new Country();
    c2.readExternal(objectInputStream);
   
    objectInputStream.close();
    fileInputStream.close();
   
    assertTrue(c2.getCode() == c.getCode());
    assertTrue(c2.getName().equals(c.getName()));
}

测试流程：

创建 Country 对象并写入文件
从文件反序列化对象
验证数据一致性

反序列化后的对象输出：

Country{name='Armenia', code=374}

2.2 继承场景

当类继承 Serializable 接口时，JVM 会自动收集子类所有字段进行序列化。**Externalizable 同样支持继承，但需要为继承链中的每个子类实现读/写方法**。

看下述 Region 类（继承自前文的 Country 类）：

public class Region extends Country implements Externalizable {
 
    private static final long serialVersionUID = 1L;
 
    private String climate;
    private Double population;
 
    // getters, setters
 
    @Override
    public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
        super.writeExternal(out);
        out.writeUTF(climate);
    }
 
    @Override
    public void readExternal(ObjectInput in) 
      throws IOException, ClassNotFoundException {
 
        super.readExternal(in);
        this.climate = in.readUTF();
    }
}

关键点： ✅ 通过 super.writeExternal(out) 和 super.readExternal(in) 处理父类字段
❌ 未序列化 population 字段

测试数据：

Region r = new Region();
r.setCode(374);
r.setName("Armenia");
r.setClimate("Mediterranean");
r.setPopulation(120.000);

反序列化结果：

Region{
  country='Country{
    name='Armenia',
    code=374}'
  climate='Mediterranean', 
  population=null
}

⚠️ 踩坑提醒：未序列化的 population 字段在反序列化后为 null。

3. Externalizable vs Serializable 对比

维度	Serializable	Externalizable
序列化责任	JVM 全权负责	程序员完全控制
适用场景	需要序列化整个对象时	需要精细控制序列化过程时
性能	使用反射和元数据，性能较低	直接控制序列化逻辑，性能更高
读取顺序	无严格要求	必须严格按写入顺序读取，否则抛异常
自定义序列化	通过 `transient` 关键字跳过字段	完全自定义序列化逻辑

关键差异说明：

序列化责任
- Serializable：JVM 自动处理
- Externalizable：程序员需手动实现序列化/反序列化逻辑

读取顺序

// 错误示例：顺序颠倒会导致 java.io.EOFException
@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException {
    this.code = in.readInt();  // 先读 code
    this.name = in.readUTF();  // 后读 name（与写入顺序不符）
}

自定义序列化
- Serializable：用 transient 跳过字段，但字段仍会以默认值存储
- Externalizable：完全控制哪些字段序列化及如何存储

4. 总结

本文通过示例展示了 Externalizable 接口的核心特性：

✅ 完全控制序列化过程
✅ 相比 Serializable 性能更优
⚠️ 需严格处理字段读写顺序
⚠️ 继承时需逐层实现序列化方法

当需要精细控制序列化逻辑或追求高性能时，Externalizable 是比 Serializable 更优的选择。

完整源代码见 GitHub 仓库。

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