Что такое сериализация
Перейти к содержимому

Что такое сериализация

  • автор:

Сериализация простыми словами

Много раз встречал эту «сериализацию» на разных ресурсах, часто связано с JSON. Объясните, пожалуйста, простыми словами, что такое сериализация, где и зачем ее применяют ?

Отслеживать
задан 23 дек 2015 в 22:54
researcher researcher
2,465 1 1 золотой знак 17 17 серебряных знаков 34 34 бронзовых знака

5 ответов 5

Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию

Сериализация — это преобразование объекта или дерева объектов в какой-либо формат с тем, чтобы потом эти объекты можно было восстановить из этого формата. Используется, например, для сохранения состояния программы (то есть, некоторых её объектов) между запусками. Или для передачи данных между различными экземплярами программы (или различными программами), например, по сети.

Главная идея состоит в том, что сериализованный формат — набор байт или строка, которую можно легко сохранить на диск или передать другому процессу или, например, по сети, в отличие от самого объекта. А значит, задача сохранения объекта/группы объектов при этом сводится к простой задаче сохранения набора байт или строки.

JSON — один из популярных форматов для сериализации, он текстовый, легковесный и легко читается человеком.

Пример: если у вас есть класс

class Test < int length; String name; public Test(int length, String name) < this.length = length; this.name = name; >> 

Объект этого класса в сериализованной форме может иметь вид

Саму сериализацию (и десериализацию) можно производить вручную, или пользоваться соответствующими библиотеками/фреймворками.

Существуют и бинарные форматы сериализации.

Отслеживать
ответ дан 23 дек 2015 в 22:59
206k 28 28 золотых знаков 291 291 серебряный знак 526 526 бронзовых знаков

Если я не ошибаюсь, сериализация это представление сущности в строке. Сохранение это отдельный процесс.

23 дек 2015 в 23:05
@Steve: Не обязательно, вполне возможна и бинарная сериализация.
23 дек 2015 в 23:07
Куда сохраняется сущность при сериализации?
23 дек 2015 в 23:38
@Steve: Куда угодно. В файл, в память, в поток, .
23 дек 2015 в 23:41
Сериализация — преобразование, но не сохранение.
23 дек 2015 в 23:51

Сериализация в общем виде — это процесс сохранения объекта в виде последовательности байт, чтобы в будущем по этой последовательности можно было бы восстановить исходный объект. В частном случае — это может быть сохранение в текстовую строку, хотя это далеко не обязательно.

Если объект сериализуется в текстовую строку, то тут могут быть разные форматы, включая XML и упомянутый в вопросе JSON. Последний для этой цели наиболее популярен в последнее время, т.к. JSON — это и так представление объекта в том формате, как объект создается в JavaScript. Собственно, JSON и переводится как JavaScript Object Notation.

Сериализацию можно использовать для хранения объектов на диске, для передачи его по сети или для передачи объекта другому процессу.

Процесс, обратный сериализации, называется десереализация. В случае, если другой процесс получает строку JSON, то он должен десереализовать строку в объект.

Отслеживать
ответ дан 24 дек 2015 в 7:03
1,991 12 12 серебряных знаков 23 23 бронзовых знака
спасибо за пояснение!
24 дек 2015 в 22:05

Если на кошках Вы пишете эмулятор кота — тамагочи. У вас есть объект класс cat

class Cat < private int age; private int weight; // other cat logic >

Вы хотите, чтобы при следующем запуске приложения этот же кот продолжал жить своей жизнью, а не пересоздался заново. Для этого вы реализуете сериализацию\десериализацию кота — то есть созранение\загрузку. Как — так как вам удобно. Можно сделать его Serializable и хранить в бинарном виде, можно сохранять в текстовый файл как JSON (JavaScript Object Notation), можно в базе хранить. Главное — вы сохраняете каким-то образом его состояние (в данном случае — поля), и потом, когда вам это будет нужно, их загружаете. Так же сериализованного кота можно будет например передать по сети на сервер. То есть вы передаете его состояние, а сервер у себя создаст новый объект класса Cat и установит у него это состояние (age и weight).

Отслеживать
ответ дан 24 дек 2015 в 14:57
Ruslan Neruka Ruslan Neruka
226 1 1 серебряный знак 4 4 бронзовых знака
спасибо за простой пример!
24 дек 2015 в 22:06

Сериализация используется для хранения сущностей в виде строки. Например можно взять объект, сериализовать и записать в базу данных.

Json — формат представления данных. Он может представлять объекты или массивы. Эти сущности также можно сериализовать. Если вывести сериализованый объект в Json, то можно получить строку сериализованного объекта.

Отслеживать
ответ дан 23 дек 2015 в 23:00
339 1 1 серебряный знак 13 13 бронзовых знаков

Сериализация — это преобразование данных. Если из более «понятного» в менее — это сериализация. А наоборот — десериализация.

Десериализовывать данные нужно, например, чтобы придать им человеко-читаемы вид, или такой формат, который можно и\или удобно использовать в работе приложение.

Сериализовать данные нужно, например, для хранения или пересылки. Потому что — есть определённый формат хранения\пересылки данных и данные нужно в него преобразовать.

Очень часто речь идёт о преобразовании в JSON — для отправки на сервер — это сериализация. И обратно — для использования в приложении — это десериализация.

Например — в интерфейсе приложения данные должны быть представлены в виде таблицы — и их нужно правильно достать из JSON и напихать в ячейки. Потом эти данные изменит пользователь и их нужно будет преобразовать обратно в дерево JSON, чтобы отправить на сервер.

Вот и всё. А вот это вот «процесс перевода структуры данных в последовательность байтов» — видимо сухая формулировка из старого учебника, которая мало способствует пониманию.

Что такое сериализация и десериализация данных

сериализация Сериализация и десериализация — это процессы преобразования данных из одной формы в другую с целью сохранения или передачи информации между разными системами или программами. Эти процессы часто используются в программировании, особенно при работе с сетевыми протоколами, базами данных или сохранении состояния объектов.

Сериализация

Это процесс преобразования сложных структур данных, таких как объекты, массивы, словари и т.д., в более простой формат, который может быть сохранен в файле или передан через сеть. Сериализация используется для сохранения состояния объектов или передачи данных между программами. Результатом сериализации может быть текстовая строка или бинарное представление, которое легко восстановить обратно в исходные данные.

Десериализация

Это обратный процесс, при котором данные, ранее сериализованные, восстанавливаются в исходную сложную структуру данных. Десериализация выполняется с целью использования или анализа этих данных в программе.

Примером такой ситуации может быть передача объекта (например, пользователя) через сеть с использованием сериализации: объект сериализуется на одной стороне (переводится в удобный для передачи формат, например, JSON или бинарный поток), затем передается по сети и десериализуется на другой стороне для дальнейшего использования.

Разные языки программирования и фреймворки предоставляют средства для сериализации и десериализации данных, и это важный аспект при работе с распределенными системами и обмене информацией между разными компонентами программного обеспечения.

Преимущества сериализации и десериализации

Технология сериализации и десериализации имеет несколько преимуществ, которые делают ее важным инструментом при работе с данными в программировании:

  1. Передача данных по сети: Сериализация позволяет передавать сложные структуры данных, такие как объекты, через сеть в удобном формате. Это особенно полезно при клиент-серверных взаимодействиях и в распределенных системах.
  2. Хранение данных: Сериализация позволяет сохранять состояние объектов в файлы или базы данных. Это полезно, когда необходимо сохранять промежуточное состояние программы, чтобы возобновить работу позже.
  3. Интеграция разных систем: Множество программ взаимодействуют между собой, и они могут быть написаны на разных языках программирования. Сериализация позволяет преобразовывать данные в общие форматы, такие как JSON или XML, что упрощает интеграцию.
  4. Производительность: В некоторых случаях бинарные форматы сериализации могут быть более компактными и быстрыми для передачи по сети, чем текстовые форматы.
  5. Сохранение совместимости: При использовании версионирования данных, можно сохранить совместимость между разными версиями программ, десериализуя старые данные в новой версии приложения.
  6. Расширяемость: Многие форматы сериализации позволяют встраивать пользовательские типы данных, что делает их более гибкими для разных приложений.

Пример сериализации на Swift

В Swift для сериализации данных в популярный формат JSON (JavaScript Object Notation) можно использовать встроенный класс JSONEncoder . Приведем пример сериализации структуры данных на Swift в JSON-формат:

import Foundation // Определяем структуру данных для сериализации struct Person: Codable < var name: String var age: Int var email: String >// Создаем экземпляр объекта, который хотим сериализовать let person = Person(name: "John Doe", age: 30, email: "john@example.com") // Используем JSONEncoder для сериализации в JSON-формат let encoder = JSONEncoder() encoder.outputFormatting = .prettyPrinted // Опционально: форматирование вывода if let jsonData = try? encoder.encode(person) < if let jsonString = String(data: jsonData, encoding: .utf8) < print(jsonString) >>

Этот код создает структуру Person с полями «name», «age» и «email», затем создает экземпляр этой структуры и сериализует его в JSON-формат с использованием JSONEncoder . При необходимости можно настроить форматирование вывода JSON, как показано выше.

Обратите внимание, что в этом примере явно используется протокол Codable , который позволяет автоматически сгенерировать реализацию для сериализации и десериализации объектов. Этот протокол позволяет избежать ручного кодирования и декодирования в большинстве случаев, если структура данных соответствует определенным правилам.

Важно убедиться, что ваша структура данных соответствует требованиям протокола Codable (это обычно означает, что все свойства структуры также должны быть Codable , и если у вас есть свои специфические требования, может потребоваться реализовать методы encode и decode вручную).

Недостатки сериализации

Сериализация — полезный инструмент для работы с данными, но у неё есть и некоторые недостатки:

  1. Оверхед: Технология может добавить некоторый оверхед к данным, так как сериализированные данные могут включать метаданные или дополнительную информацию, необходимую для восстановления данных в исходное состояние. Это может быть незначительным, но в некоторых случаях может иметь значение.
  2. Сложность: Разработка и поддержание механизмов сериализации и десериализации может быть сложной задачей, особенно при работе с более сложными структурами данных или в случае несовместимости форматов между разными версиями программ.
  3. Безопасность: Важно обратить внимание на безопасность при десериализации данных. Сериализация может быть использована злоумышленниками для внедрения вредоносного кода (например, при десериализации данных из ненадежных источников). Это может быть проблемой, если не предприняты соответствующие меры безопасности.
  4. Сложности совместимости: В некоторых случаях может возникнуть проблема совместимости между версиями программ, особенно если структуры данных изменились. Важно правильно управлять версионированием данных и поддерживать совместимость между старыми и новыми версиями формата.
  5. Производительность: Некоторые форматы сериализации могут быть менее эффективными с точки зрения производительности по сравнению с бинарными форматами. Если скорость передачи данных имеет первостепенное значение, то выбор формата сериализации следует производить осторожно.
  6. Вложенные ссылки и циклические зависимости: Если данные содержат вложенные ссылки на объекты или имеют циклические зависимости, механизмы сериализации и десериализации могут столкнуться с трудностями при правильном восстановлении таких связей.

Несмотря на эти недостатки, сериализация является важным инструментом для передачи и хранения данных в программировании, и правильное использование с учетом конкретных требований и рисков может значительно упростить обработку данных в различных сценариях.

Дополнительные ссылки

  • Moshi: сериализация и десериализация JSON
  • Современная Android-разработка в 2023 году
  • Сериализация в Java
  • Сериализация параметров запроса в Swift

Разбираемся с понятием: что такое сериализация в программировании

Что такое сериализация на самом деле? В программировании это популярный метод для сохранения и передачи объектов и данных между различными системами и языками программирования. Он позволяет сохранять состояние объектов, созданных в программе, и затем восстанавливать их на другом устройстве или в другом приложении. Сериализация и десериализация — это процессы, которые позволяют преобразовать данные из объектов в байты и обратно. Они играют ключевую роль во многих аспектах программирования, таких как сохранение и загрузка состояния приложения, удаленное вызовы методов и передача данных между различными приложениями. В данной статье мы подробнее рассмотрим и основные принципы и примеры использования данного процесса.

Что это за процесс?

Сериализация — это процесс преобразования сложных структур данных, используемых в программировании, в форму, которую можно передавать между различными системами. Необходим для любого взаимодействия между системами помимо передачи данных в текущем коде. Даже если вы не думаете, что используете сериализацию, она все равно работает за кулисами.

Ведь после преобразования данных обратно в исходную форму вы получите ту же структуру данных, что и раньше. Без нее вам пришлось бы создавать собственные протоколы и методы для преобразования данных в форму, которую можно было бы передавать между различными системами.

История

Технология сериализации разрабатывалась более полувека. Термин впервые появился в 1950-х годах для передачи данных между различными процессами на одном компьютере. В этот момент объекты хранятся в оперативной памяти, и данные необходимо передать другому процессу, работающему на том же компьютере.

С развитием сетевых технологий сериализация стала использоваться для передачи данных между разными компьютерами. В 1970-х появились первые протоколы для передачи данных по сети, и сериализация стала желанной техникой. Тогда для передачи данных использовались протоколы на основе строк, такие как кодировка ASCII. Сериализация объектов необходима для преобразования объектов в текстовый формат, который можно передавать по сети.

С появлением протоколов связи более высокого уровня, таких как TCP/IP, и развитием языков программирования данный процесс стал более общим и разнообразним. Сериализация сейчас используется в различных областях программирования: передача данных между компьютерами, сохранение состояния приложения в базе данных, обработка файлов и т.д.

В настоящее время доступно множество ее форматов: JSON, XML, Protocol Buffers и т. д. У каждого из них есть преимущества и недостатки — выбор зависит от конкретной задачи и требований к производительности и безопасности передачи данных.

Основные принципы

Сериализация помогает передавать объекты по сети или сохранять их в файлы. Например, если вы хотите создать распределенное приложение, где разные части должны обмениваться данными со сложными структурами, то для таких типов данных нужно написать код, который будет выполнять оба процесса. Сначала объект заполняется необходимыми данными, затем вызывается код сериализации, в результате чего может быть создан, например, XML-документ. После этого сериализованные результаты могут быть переданы по электронной почте или по протоколу HTTP. Принимающее приложение создает объект того же типа и вызывает код десериализации, в результате чего получается объект с теми же данными, что и объект отправляющего приложения. Например, так работает сериализация объектов через SOAP в Microsoft .NET.

Примеры использования в разных языках программирования

Различные языки программирования предоставляют свои способы сериализации данных, которые могут быть использованы в различных ситуациях. Вот несколько примеров ее использования в разных языках программирования:

  • Java. В данном случае для сериализации объектов используется интерфейс Serializable. Он позволяет сохранять объекты в файлы или передавать их по сети. Сериализованный объект может быть десериализован только в том случае, если класс объекта и его поля также имеют интерфейс Serializable.
  • Python. Здесь для сериализации данных можно использовать модуль pickle. Он позволяет сериализовать объекты Python в строку байтов или сохранять их в файлы. Модуль pickle также поддерживает безопасный режим сериализации, который предотвращает выполнение вредоносного кода при десериализации.
  • C#. В данном примере можно использовать классы BinaryFormatter, XmlSerializer или DataContractSerializer. BinaryFormatter сериализует объекты в бинарный формат, а XmlSerializer и DataContractSerializer — в формат XML. В C# также есть возможность ручной сериализации объектов с помощью интерфейса ISerializable.
  • Ruby. Для этого языка программирования используется модуль Marshal. Он позволяет сериализовать объекты Ruby в строку байтов или сохранять их в файлы. Модуль Marshal поддерживает процесс практически всех объектов Ruby, кроме некоторых системных объектов.
  • JavaScript. В JavaScript можно использовать метод JSON.stringify(). Он преобразует объект JavaScript в формат JSON, который может быть сохранен в файлы или передан по сети. Для десериализации данных можно использовать метод JSON.parse().

Это лишь несколько примеров использования сериализации в разных языках программирования. Однако, необходимо помнить, что использование сериализации может привести к различным проблемам безопасности, если ее не использовать правильно.

�� Только начинаете свой путь в программировании? Приходите на наши стартовые курсы! �� Ваши предыдущие знания не играют роли, наши курсы построены так, чтобы каждый мог успешно начать. �� Освойте Java ☕, Python �� и JavaScript ��, понимая сложные вещи простым языком. �� Станьте частью IT-сообщества уже сегодня и начните своё путешествие в мир кода! ��

Проблемы и риски

Данный процесс может повлечь за собой ряд рисков и проблем. Ниже перечислены наиболее распространенные из них:

  • Уязвимости десериализации. Несанкционированный доступ к данным может привести к удаленному выполнению кода на стороне клиента или сервера. Это может позволить злоумышленнику получить полный контроль над системой или украсть конфиденциальные данные. Для предотвращения таких атак необходимо следовать рекомендациям по безопасному использованию механизмов десериализации: использовать безопасные методы для этого процесса, белый список допустимых классов и подписи для передаваемых сериализованных данных.
  • Потеря данных: ошибки во время сериализации могут привести к потере данных. Например, если вы попытаетесь сериализовать объект, содержащий ссылки на другие объекты, с которыми невозможно это сделать, по итогу это может привести к потере данных во время десериализации. Чтобы избежать потери данных, вам необходимо убедиться, что все ссылки на другие объекты внутри объекта действительно сериализуемы.
  • Нарушение конфиденциальности: сериализованные данные могут содержать конфиденциальную информацию, которая не должна быть доступна посторонним. Для предотвращения такого нарушения необходимо использовать методы шифрования данных и обеспечивать защиту сертификатами.
  • Непредсказуемое поведение: сериализация может привести к непредвиденному поведению приложения, в особенности если применяются сторонние библиотеки. К примеру, если они предоставляют собственную реализацию данного процесса, которая может не совпадать со стандартной реализацией. Это может привести к ошибкам и непредсказуемому поведению приложения при десериализации.

В целом, чтобы избежать проблем и рисков, необходимо использовать соответствующие методы и инструменты, а также соблюдать меры безопасности и рекомендации по безопасному использованию механизмов сериализации и десериализации.

Заключение

Выводы о том, как сериализация помогает в разработке программного обеспечения, достаточно очевидны. Это позволяет сохранять и передавать данные между различными системами и языками программирования. Это особенно полезно в случае распределенных систем, где различные компоненты должны обмениваться данными.

Однако, необходимо быть осторожными с использованием данного процесса, так как это может привести к ряду проблем и уязвимостей, связанных с безопасностью и совместимостью. Некоторые из рисков, связанных с сериализацией, включают в себя возможность инъекции кода и снижение производительности при многократном использовании.

В будущем, улучшения в технологии сериализации будут направлены на повышение безопасности и производительности. Также, появляются новые ее форматы, например, Protocol Buffers, которые могут быть более эффективными и безопасными, чем традиционные методы.

Что такое сериализация?

img

Сериализация – это процесс, в котором одна служба берет структуру данных, такую как словарь в Python, упаковывает ее и передает другой службе для чтения. Это максимально простое определение.

Представьте, что мне нужно отправить кому-то сообщение. Итак, я записываю текст на уже собранный пазл. Далее я разбираю части пазла, добавляю несколько инструкций о том, как его собрать, и отправляю его.

Затем получатель сообщения, получив кусочки головоломки, собирает их вместе. И теперь у него есть мое сообщение.

Простейший поток сериализации событий

Техническое определение этого понятия немного интереснее. А именно, сериализация – это процесс преобразования объекта данных в поток байтов и сохранения состояния объекта для хранения на диске или передачи по сети. Это сокращает необходимый размер хранилища и упрощает передачу информации по сети.

Процесс сериализации

Маршалинг и сериализация – в чем разница?

Здесь на ум может прийти понятие маршалинга (Marshalling). Маршалинг – это процесс преобразования представления объекта в памяти в форму, подходящую для передачи.

Хотя маршалинг и сериализация в общих чертах похожи, между ними все-таки есть принципиальная разница. Например, при создании программы в Golang для считывания JSON данных в структуру данных Golang вы можете использовать маршалинг для преобразования пары «ключ-значение» JSON в пару «ключ-значение» Golang.

Разница в том, что маршалинг используется для преобразования данных. А сериализация, напротив, отправляет или сохраняет данные в потоке байтов и повторно собирает их в исходную форму. Оба процесса вроде бы выполняют процесс сериализации, но с разными намерениями.

Вы можете увидеть структуру, которую я создал для взаимодействия с данными Twitter, ниже, как пример процесса маршалинга в действии. В Golang вы можете вставлять подсказки, называемые тегами, легко преобразовывая этот объект в данные JSON с помощью встроенной службы маршалинга Golang.

Структура Golang с использованием тегов JSON

Что такое Endianness?

Я также хотел бы немного затронуть тему порядка следования байтов. Endianness – это термин, который используется для описания порядка байтов в памяти.

Представьте, что память – это блок, в котором хранятся биты данных. Чтобы сериализация работала, поток байтов должен передавать типы данных независимо от изменения порядка следования байтов из одной системы в другую.

Здесь вы можете увидеть большие различия и не очень. Очень важно, чтобы порядок следования байтов из одной системы в другую совпадал или каким-либо образом преобразовывался, поскольку не все системы упорядочивают свои биты одинаково. Little endian (от младшего к старшему) и big endian (от старшего к младшему)

Little endian (от младшего к старшему) и big endian (от старшего к младшему)

Варианты использования сериализации

Наш вариант использования в полной мере использует все функции сериализации. Мы планируем получить некоторую информацию от сканируемого оборудования, упаковать эту информацию в поток байтов и отправить ее по сети в другую службу, которая восстановит данные.

Процесс обратной сериализации и восстановления данных в исходную форму называется десериализацией.

Есть и другие варианты использования сериализации. Например, REST API или протоколы обмена сообщениями, такие как AMQP, могут использовать сериализацию для сжатия и отправки данных.

AMQP – это протокол обмена сообщениями, в котором вы отправляете сообщение брокеру AMQP, а служба-получатель «прослушивает» этого брокера в поисках сообщения. Серверные специалисты должны быть хорошо с этим знакомы, так как это часто используется для отправки данных туда и обратно в распределенных системах.

Многие языки программирования включают возможность легкого развертывания некоторой сериализации. Так что это языково-независимая тема.

Пример сериализации

Приведем краткий пример. Код, приведенный ниже, использует библиотеку kombu для отправки сообщений через AMQP. Мы используем ее для отправки сообщений из одного программного пакета в другой по сети. Данный код предназначен для службы, отправляющей сообщение брокеру AMQP:

Отправка сообщения брокеру AMQP

Обратите внимание на метод publish . Мы передаем метод сериализации в качестве аргумента, чтобы библиотека понимала, как сериализовать данные, которые мы передаем. Сообщение с данными преобразуется в поток байтов, который, если на него посмотреть, выглядит просто как длинная строка букв и цифр. И мы отправляем сообщение.

Соответствующая служба будет использовать тот же метод сериализации для восстановления данных в их исходное состояние. Это важная функция, поскольку мы создаем набор инструментов, которые должны иметь возможность отправлять сообщения друг другу, чтобы все работало.

Форматы данных сериализации

В основном я использую JSON для сериализации, когда этого требует задача. Но тем не менее, вы можете использовать и другие варианты. У JSON много издержек, но для меня он идеален, потому что он читабелен. Вы также можете использовать Protobuf, YAML или XML. Это лишь некоторые из возможных.

Заключение

Сериализация становится необходимостью, когда вы строите свои каналы связи. Полезно знать о таком понятии, чтобы чувствовать себя уверенно при подходе к любому инструменту, который вы используете, с соответствующими базовыми знаниями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *