Сериализация объектов

Описание

В данном проекте реализовано 4 вида сериализации и десериализации объектов:

• Default serialize – дефолтная сериализация java
• Serialize with methods – default сериализация с реализованными методами writeObject и readObject;
• Serialize with Externalize – еще один тип сериализации в java, реализующий интерфейс Externalize. Отличается от with methods только наличием пустого конструктора
• Custom serialize – наша «ручная сериализация», сами пишем поля без использования методов writeObject

Для сравнения разных видов сериализаци и десериализации был написан тест SerializerTest. Для наглядного представления результатов была реализована гистограмма на JavaFx:

Результаты тестирования и их интерпретация

Условия тестирования

• Тест проводился на 3_000_000 объектов Animal
• Запуск тестов проводился не менее 5 раз
• Было проведено дополнительное тестирование без обработки null-ов при записи
• В таблицу занесены средние данные за последние 3 запуска

---

Результаты

После добавления возможности обработки null объектов

Type of serialize	Serialization time, ms	Deserialization time, ms	File size, bytes
Default	48_883	73_607	61_689_892
With methods	61_054	64_392	64_443_996
With externalize	55_844	59_874	67_043_791
Custom	1_890	2_209	47_515_824

---

Выводы

ObjectStreams, DataStreams и BufferedStream

Стоит обратить внимание, что если в custom сериализации использовать DataStream вместо ObjectStream, получаем значительно уступающие показатели по времени у custom. В последних версиях Java была сильно оптимизирована JVM для использования ObjectStreams, поскольку это наиболее распространенный способ записи и чтения данных и, таким образом, находится на критическом пути производительности Java.

Приведем в качестве примера тест на DataStream с реализацией записи и чтения null:

Type of serialize	Serialization time, ms	Deserialization time, ms	File size, bytes
Default	47_461	73_641	61_501_387
With methods	60_527	63_979	64_867_855
With externalize	56_108	60_099	67_098_419
Custom	99_219	91_967	47_587_472

Как видно из результатов, custom работает значительно медленнее, при этом потерь по памяти нет.

Рассмотрим еще один пример, в котором будем использовать DataStream, но уже совместно с BufferedStream. Для равных условий также добавим BufferedStream в другие реализации:

ObjectOutputStream oos = newObjectOutputStream(new BufferedOutputStream(Files.newOutputStream(file))) и DataOutputStream oos = newDataOutputStream(new BufferedOutputStream(Files.newOutputStream(file)))

Аналогично и с Input. Получили такие результаты:

Type of serialize	Serialization time, ms	Deserialization time, ms	File size, bytes
Default	6_202	2_912	61_451_619
With methods	6_684	3_360	64_750_217
With externalize	5_169	2_592	67_033_558
Custom	1_807	1_958	47_538_602

Получили значительную оптимизацию по времени. Будем везде испозьвать ObjectStream для default реализаций и DataStream совместно с BufferedStream для custom, поскольку в ручной сериализации предпочтительнее использовать DataStream.

---

Анализ результатов

Default показала лучшие результаты сериализации, чем with methods и externalizable, благодаря оптимизации, и при этом худшие в десериализации из-за reflection. Внутренний механизм Serializable во время работы генерирует большой объем служебной информации и разного рода временных данных, предназначен для работы с любым объектом и может хранить данные, которые не нужны для восстановления состояния объекта. В результате мы имеем большие по сравнению с custom реализацией затраты по памяти и времени.

---

Serialize with methods и externalizable в сумме работают примерно также, как default. Externalizable работает быстрее with methods, поскольку требует публичный конструктор без аргументов, что позволяет экономить время на reflection. With methods и externalizable тратят больше памяти, чем default, поскольку записывают метаинформацию о классах.

---

Custom сериализация показывает лучшие результаты как по времени, так и по памяти. В данном виде сериализации записываются и считываются только строки и примитивные типы. Нет необходимости сохранять большой объем служебной информации.

---

До возможности обработки null объектов

Получили аналогичные результаты, но уже с данными, имеющими больший размер. Поскольку в тестах генерируется некоторое количество null объектов, которые не пишутся и, соответственно, не читаются, обход по всем элементам занимает меньше времени и памяти в случае обработки. В процессе реализации serializer было замечено, что можно более эффективно записывать null и boolean, теперь они ложатся в один байт.