[Java] 객체 직렬화(Serialization)와 역직렬화(Deserialization)

객체지향 언어인 Java는 프로그램의 모든 데이터들이 객체로 이루어져 있다고 봐도 무방하다.

​그렇다면 Java로 만든 프로그램의 데이터(객체)를 외부로 전송하려면 어떻게 해야 할까? 네트워크를 공부했다면 기본적으로 데이터인 객체 그 자체를 네트워크 상으로 전송할 수 없다는 것을 알 것이다.

이를 전송하기 위해선 객체 그 자체보단 조금 더 단순한 형태로 변환해야 할 것이다.

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Java의 I/O 처리는 정수, 문자열, 바이트 단위의 처리만 지원하기 때문에 복잡한 객체의 내용을 저장/복원하거나 네트워크 상으로 전송하기 위해서는 객체의 내용을 I/O가 처리할 수 있는 형태로 변환해 줘야 한다.

​Java에서 말하는 객체 직렬화는 이처럼 Java의 객체를 외부로 저장/복원하거나 네트워크 상으로 전송할 수 있도록 바이트 형태로 변환하는 기술을 의미한다.

​즉, 객체가 아무리 복잡하여도 직렬화를 통해 객체를 바이트 형태로 변환하여 외부로 전송할 수 있는 것이다.

​반대로 역직렬화는 직렬화를 통해 변환된 바이트 형태를 다시 원상태인 객체로 변환시키는 기술을 의미한다.

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직렬화의 특징은 다음과 같다.

• 프로그램이 종료되어도 객체의 데이터는 파일로 변환하여 저장되어 있기 때문에 언제든지 불러서 다시 객체로 변환할 수 있으며 외부로 보내서 데이터를 공유할 수 있음
• Java의 기본 라이브러리를 사용하지 않더라고 여러 형태(CSV, JSON, 일반 파일 등)로 수행이 가능​
• Java에서 제공하는 직렬화 기능은 오직 Java 프로그램끼리만 공유가 가능한 데이터이며 코드 수정을 하거나 자바 버전이 달라 클래스 속성이 바뀌게 되면 사용할 수 없음
• ​Java의 JVM에서 자동으로 처리해주기 때문에 수신부와 송신부의 운영체제가 달라도 아무런 상관이 없음

 

직렬화와 역직렬화의 의미는 대충 이해했을 것이다. 그렇다면 Java에서 직렬화 및 역직렬화하는 방법에 대해서 알아보자.

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기본적으로 클래스의 객체를 직렬화시키기 위해선 Serializable 인터페이스를 implements 해줘야 한다.

class Person implements Serializable {
	String name;
	int age;
	
	public Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}
}

 

다만, Serializable 인터페이스를 implements 하여도 따로 구현해야 할 내용은 없다. Serializable 인터페이스를 확인해보면 아무것도 없는 것을 확인할 수 있다.

 

Seializable 인터페이스는 현재 클래스의 객체가 직렬화가 제공되어야 함을 JVM에게 알려주는 역할만 수행한다.

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그렇다면 Person 클래스의 객체를 직렬화를 통해 파일로 변환하여 저장해보자.

​객체 직렬화는 직렬화하고자 하는 객체에 직렬화를 수행해주는 ObjectOutputStream과 직렬화한 내용을 저장할 .txt 파일을 생성해주는 FileOutputStream을 통해 수행된다.

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다음과 같이 Serialization.txt 파일을 열어서 person 객체의 정보들을 직렬화시켜서 저장해준다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		Person person = new Person("Libi", 26);
		
		try(ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Serialization.txt"))){
			out.writeObject(person);
		} catch (Exception e) {
		}
	}
}

 

수행하면 Serialization.txt에는 다음과 같이 변환된 바이트 형태의 내용이 저장되어 있다.

 

그렇다면 직렬화로 저장된 파일을 역직렬화를 통해 불러오도록 하자. 역직렬화도 직렬화와 비슷하게 수행된다.

​객체 역직렬화는 불러온 파일에 역직렬화를 수행하여 객체로 복수시켜주는 ObjectInputStream과 .txt 파일을 불러오는 FileInputStream을 통해 수행된다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		Person person = null;
		
		try(ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Serialization.txt"))){
			person = (Person) in.readObject();
		} catch (Exception e) {
		}
		
		System.out.println(person.toString());
	}
}

이전에 직렬화를 수행하여 변환한 객체의 정보가 원래대로 복구된 것을 확인할 수 있다.

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현재 Person 클래스의 모든 정보를 직렬화를 통해 저장하였다. 만약 특정 정보를 저장하고 싶지 않다면 어떻게 해야 할까?

​이는 저장하고 싶지 않은 멤버에 Transient or Static 키워드를 붙이면 제외할 수 있다.

class Person implements Serializable {
	static String name;
	transient int age;
	
	public Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}
}

 

name과 age에 대한 정보가 저장되어 있지 않은 것을 확인할 수 있다. 역직렬화를 통해 해당 파일을 읽어보자.

 

아무런 정보가 없기 때문에 기본값으로 초기화되어 출력되는 것을 확인할 수 있다.

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역직렬화를 수행할 때 주의해야 할 점들이 몇 가지 존재한다.

​먼저 역직렬화를 수행하기 위해선 직렬화한 클래스의 속성과 역직렬화를 수행하는 클래스 속성이 일치해야 한다고 하였다. 그렇다면 Java가 어떻게 두 클래스의 속성이 일치하는지 판단할 수 있을까?

​이는 serialVersionUID 필드를 통해 판단한다. 이는 Serializable 인터페이스에 구현된 것으로, 직렬화를 선언한 클래스를 컴파일할 때 컴파일러가 클래스 구조 정보를 해시값으로 변환한 값을 자동으로 넣어준다.

​Default 값으로 클래스의 기본 해시값을 가진다.

• Serializable 인터페이스의 필드 값
• 클래스에 수동으로 ID를 부여함으로써 내용에 관계없이 동일 클래스로 인식함
• 필수 값은 아니지만 클래스에 내용이 추가될 경우에도 역직렬화를 사용할 수 있게 해줌

 

즉, 이 값을 비교하여 두 클래스의 속성이 같은지를 판단해 준다.

class Person implements Serializable {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	
	String name;
	int age;
	
	public Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}
}

 

또한, String → StringBuilder, int → long 등 잘못된 타입으로 받아들이면 Exception이 발생한다. 즉, 객체 직렬화는 타입에 대해 상당히 엄격하다는 것을 알 수 있다.

​마지막으로 간단한 객체의 내용도 직렬화를 수행하면 데이터뿐만 아니라 다른 구조 데이터 등의 정보도 포함되기 때문에 데이터의 크기가 많이 커지는 단점이 있다.

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따라서 웬만하면 내용 변경이 없을만한 클래스에 사용하는 것이 좋으며, 사용하더라도 장기 보관용으로는 적합하지 않다. 또한, 데이터 크기가 많이 차이 나기 때문에 긴 만료 시간을 가지는 데이터는 JSON 등 다른 포맷을 사용하여 저장하는 것이 낫다.

​이러한 객체 직렬화는 Java에서 서블릿 세션(Servlet Session), 캐시(Cache), 자바 RMI(Remote Method Invocation) 등에서 사용된다.

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[ Reference ]

· https://codevang.tistory.com/164

· https://nesoy.github.io/articles/2018-04/Java-Serialize