Java 序列化界新贵 kryo 和熟悉的“老大哥”
本文适合有Java基础知识的人群
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序列化与反序列化一直是分布式编程中无法绕开的话题 。 PowerJob作为一个完全意义上的分布式系统 ， 自然少不了节点通讯时不可避免的序列化问题 。 由于PowerJob定位是中间件 ， 出于对性能的追求 ， 在序列化上自然也是花费了不少时间去雕琢 。 以下是整个过程中的一些经验与分享 ， 希望对大家有所帮助 。
一、序列化界新贵：kryokryo作为目前最快的序列化框架 ， 自然受到了我的青睐 。 在PowerJob中 ， kryo是内置默认的序列化框架 。 下面为大家介绍kryo的用法 。
1.1基础用法对于序列化框架来说 ， API其实都差不多 ， 毕竟入参和出参都定义好了（一个是需要序列化的对象 ， 一个是序列化后的结果 ， 比如字节数组） 。 下面简单介绍下kryo的基础用法 ， 由于序列化和反序列化类似 ， 以下使用序列化来作为演示 。
Kryokryo=newKryo();try(Outputopt=newOutput(1024,-1)){kryo.writeClassAndObject(opt,obj);opt.flush();returnopt.getBuffer();}代码很简单 ， 首先需要创建两个对象：Kryo和Output 。 其中 ， Kryo是序列化主角 ， 负责完成实际的序列化/反序列化工作 。 而Output则是kryo框架封装的流对象 ， 用于存储序列化后的二进制数据 。 当两个对象都准备完毕后 ， 调用kryo.writeClassAndObject(opt,obj)方法即可完成对象的序列化 ， 最后调用Output流对象的getBuffer()方法获取序列化结果 ， 也就是二进制数组 。
1.2线程不安全相信大家都用过fastjson ， 初次接触fastjson肯定会被它简单的API所吸引 ， 常用的序列化/反序列化统统一行代码搞定 ， 比如JSON.toJSONString() 。 通常来说 ， 这种通过静态方法暴露的API ， 其背后的设计与实现都是线程安全的 ， 也就是在多线程环境中 ， 你可以安心的使用fastjson的静态方法进行序列化和反序列化 ， 那么kryo可以吗？
从上述代码不难看出 ， 不可以～否则 ， 人家为什么要多次一举让你创建对象提高使用成本呢？
【Java 序列化界新贵 kryo 和熟悉的“老大哥”】王进喜同志说过 ， 没有条件就创造条件 。 既然kryo官方不提供静态方法让我们简单使用 ， 那就自己封装一个吧～
1.3对象池在编程中 ， “池”这个名词相信大家一定不陌生 。 线程池、连接池已经是并发编程中不可避免的一部分 。 “池”重复利用了复用的思想 ， 将创建完后的对象通过某个容器保存起来反复使用 ， 从而达到提升性能的作用 。 Kryo对象池原理上便是如此 。 Kryo框架自带了对象池的实现 ， 因此使用非常简单 ， 不外乎创建池、从池中获取对象、归还对象三步 ， 以下为代码实例 。
首先 ， 创建Kryo对象池 ， 通过重写Pool接口的create方法 ， 便可创建出自定义配置的对象池 。
privatestaticfinalPoolkryoPool=newPool(true,false,512){@OverrideprotectedKryocreate(){Kryokryo=newKryo();//关闭序列化注册 ， 会导致性能些许下降 ， 但在分布式环境中 ， 注册类生成ID不一致会导致错误kryo.setRegistrationRequired(false);//支持循环引用 ， 也会导致性能些许下降T_Tkryo.setReferences(true);returnkryo;}};当需要使用kryo时 ， 调用kryoPool.obtain()方法即可 ， 使用完毕后再调用kryoPool.free(kryo)归还对象 ， 就完成了一次完整的租赁使用 。
publicstaticbyte[]serialize(Objectobj){Kryokryo=kryoPool.obtain();//使用Output对象池会导致序列化重复的错误（getBuffer返回了Output对象的buffer引用）try(Outputopt=newOutput(1024,-1)){kryo.writeClassAndObject(opt,obj);opt.flush();returnopt.getBuffer();}finally{kryoPool.free(kryo);}}对象池技术是所有并发安全方案中性能最好的 ， 只要对象池大小评估得当 ， 就能在占用极小内存空间的情况下完美解决并发安全问题 。 这也是PowerJob诞生初期使用的方案 ， 直到...PowerJob正式推出容器功能后 ， 才不得不放弃该完美方案 。
在容器模式下 ， 使用kryo对象池计算会有什么问题呢？这里简单给大家提一下 ， 至于看不看得懂 ， 就要看各位造化了～
PowerJob容器功能指的是动态加载外部代码进行执行 ， 为了进行隔离 ， PowerJob会使用单独的类加载器完成容器中类的加载 。 因此 ， 每一个powerjob-worker中存在着多个类加载器 ， 分别是系统类加载器（负责项目的加载）和每个容器自己的类加载器（加载容器类） 。 序列化工具类自然是powerjob-worker的一部分 ， 随powerjob-worker的启动而被创建 。 当kryo对象池被创建时 ， 其使用的类加载器是系统类加载器 。 因此 ， 当需要序列化/反序列化容器中的类时 ， kryo并不能从自己的类加载器中获取相关的类信息 ， 妥妥的抛出ClassNotFoundError！
因此 ， PowerJob在引入容器技术后 ， 只能退而求其次 ， 采取了第二种并发安全方法：ThreadLocal 。
1.4ThreadLocalThreadLocal是一种典型的牺牲空间来换取并发安全的方式 ， 它会为每个线程都单独创建本线程专用的kryo对象 。 对于每条线程的每个kryo对象来说 ， 都是顺序执行的 ， 因此天然避免了并发安全问题 。 创建方法如下：
privatestaticfinalThreadLocalkryoLocal=ThreadLocal.withInitial(()->{Kryokryo=newKryo();//支持对象循环引用（否则会栈溢出） ， 会导致性能些许下降T_Tkryo.setReferences(true);//默认值就是true ， 添加此行的目的是为了提醒维护者 ， 不要改变这个配置//关闭序列化注册 ， 会导致性能些许下降 ， 但在分布式环境中 ， 注册类生成ID不一致会导致错误kryo.setRegistrationRequired(false);//设置类加载器为线程上下文类加载器（如果Processor来源于容器 ， 必须使用容器的类加载器 ， 否则妥妥的CNF）kryo.setClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader());returnkryo;});之后 ， 仅需要通过*kryoLocal*.get()方法从线程上下文中取出对象即可使用 ， 也算是一种简单好用的方案 。 （虽然理论性能比对象池差不少)
二、老牌框架：Jackson大名鼎鼎的Jackson相信大家都听说过 ， 也是很多项目的御用JSON序列化/反序列化框架 。 在PowerJob中 ， 本着不重复造轮子的原则 ， 在akka通讯层 ， 使用了jackson-cbor作为默认的序列化框架 。
“什么 ， 你问我为什么不用性能更好且已经在项目中集成了的kryo？”
“那当然是因为akka官方没有提供kryo的官方实现 ， 于是......”
三、最后好了 ， 这就是本文的全部内容了 。 下篇文章将会为大家带来PowerJob的独一无二分布式计算功能背后的原理分析 ， 如此重磅的文章作为本专栏的压轴好戏也是再恰当不过了～
那么 ， 我们下期再见喽～
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