从零开始实现简单 RPC 框架 5：网络通信之序列化

2023-12-24 20:17:10

我们在接下来会开始讲网络通信相关的内容了。既然是网络通信，那必然会涉及到序列化的相关技术。

下面是 ccx-rpc 序列化器的接口定义。

/**
 * 序列化器
 */
public interface Serializer {

    /**
     * 序列化
     *
     * @param object 要序列化的对象
     * @return 字节数组
     */
    byte[] serialize(Object object);

    /**
     * 反序列化
     *
     * @param bytes 字节数组
     * @param clazz 要反序列化的类
     * @param <T>   类型
     * @return 反序列化的对象
     */
    <T> T deserialize(byte[] bytes, Class<T> clazz);
}

接口只包含序列化、反序列化两个最基础的方法。不同的序列化器只需要实现这个接口即可，再配合 SPI 就可以使用了。
下面是 ccx-rpc 的一小段反序列化代码：

// 获取序列化类型
SerializeType serializeType = SerializeType.fromValue(codec);
// 获取序列化器
Serializer serializer = ExtensionLoader.getLoader(Serializer.class).getExtension(serializeType.getName());
// 根据消息类型选择反序列化的 Class
Class<?> clazz = messageType == MessageType.REQUEST.getValue() ? RpcRequest.class : RpcResponse.class;
// 进行反序列化
Object object = serializer.deserialize(decompressedBytes, clazz);

序列化算法有多种多样，各有千秋，我们需要结合自己的业务，选择合适的序列化算法。

序列化算法的选择通常有下列一些常用的指标：

通用性：是否跨语言，跨平台。如果 RPC 调用涉及到其他语言、平台，这个指标不可忽视。
性能：通常指解析速度、序列化后的大小。序列化后的数据一般用于存储或网络传输，其大小是一个很重要的指标；解析的速度无需多言，当然是越快越好。
可扩展性：系统升级不可避免，某一实体的属性变更，会不会导致反序列化异常，也应该纳入序列化算法的考量范围。
易用性：API 使用是否复杂，会影响开发效率。

下面我们来看一下常见的序列化算法。

常见序列化算法

1. Java 序列化

Java 序列化大家都很熟悉了，使用起来也不算复杂。先实现 Serializable，生成序列号 serialVersionUID，最后调用java.io.ObjectOutputStream 的 writeObject() / readObject() 进行序列化与反序列化。

说实话，Java 序列化虽然知道，但是还没真正去用过，这个使用步骤还是临时搜的。。。

Java 序列化有个致命缺点：那就是不跨语言，而且性能也不太行。所以 Java 序列化很少人用，也成为了我们最熟悉的陌生人。

2. FastJson

FastJson 是阿里开源的 JSON 解析库。正如其名，“快”是其主要卖点。从官方的测试结果来看，FastJson 确实是最快的，比 Jackson 快 20% 左右，但是近几年 FastJson 的安全漏洞比较多，而且版本升级可能会存在较大的兼容问题，所以在选择的时候，还是需要谨慎一些。
JSON 的优点就是可读性高，但是其序列化结果的体积比较大。

3. Jackson

Jackson 相对 FastJson 的功能比较多，安全漏洞也比较少，社区活跃。虽然性能相对于 Jackson 稍差，但是用着安心。
但是其序列化结果的体积比较大，对 RPC 框架来说，还是不大适合的。

4. Kryo

Kryo 是一个高效的 Java 序列化/反序列化库，其特点是 API 代码简单，序列化速度快，并且序列化之后得到的数据比较小。
优点：接口易用、解析快、体积小
缺点：只支持 Java、增删字段会异常

5. Hessian

Hessian 是一种支持动态类型、跨语言的序列化协议，Java 对象序列化的二进制流可以被其他语言使用。
优点：接口易用、解析快、支持多语言
缺点：异常机制不完善，提示信息不足

6. Protobuf

Google 公司开发的一套灵活、高效、自动化的、用于对结构化数据进行序列化的协议。相比于常用的 JSON 格式，Protobuf 有更高的转化效率，时间效率和空间效率都是 JSON 的 5 倍左右。Protobuf 可用于通信协议、数据存储等领域，它本身是语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。目前 Protobuf 提供了 C++、Java、Python、Go 等多种语言的 API。
优点：解析快、体积小、支持多语言。
缺点：需要先定义 proto 结构，使用相对麻烦，不过 Java 可以使用 Protostuff 解决这个问题。

总结

在上文，我们介绍了序列化器的定义，很简单，只有序列化，反序列化两个方法。
然后，介绍了常见的序列化算法，例如Java 序列化、FastJson、Jackson、Kryo、Hessian、Protobuf 等。这些算法各有优缺点，大家在使用时，可以结合自己的业务情况进行选择。

ccx-rpc 代码已经开源
Github：https://github.com/chenchuxin/ccx-rpc
Gitee：https://gitee.com/imccx/ccx-rpc

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