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一、序列化與反序列化是什么？

在計算機編程中，序列化（Serialization） 指的是將對象或數據結構轉換成可以存儲或傳輸的格式，比如 JSON、XML、二進制流等。反序列化（Deserialization） 則是將這些存儲或傳輸的數據恢復成原來的對象或數據結構。

1. 為什么需要序列化？

序列化的主要作用如下：

• 數據存儲：將對象存儲到文件、數據庫或緩存中，以便后續使用。
• 數據傳輸：在網絡通信中，數據必須以字節流的形式進行傳輸，而對象不能直接在網絡上傳輸，因此需要將其序列化。
• 跨語言互操作：不同編程語言間的數據交換通常使用通用的序列化格式（如 JSON、XML、Protocol Buffers）。

2. 反序列化的作用

反序列化的作用就是將序列化后的數據恢復成對象，使其可在程序中繼續使用。例如：

• 讀取存儲的用戶數據并恢復成對象供程序使用。
• 接收網絡請求時解析 JSON 數據并轉換為可操作的對象。

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二、常見的序列化格式

序列化格式有多種選擇，每種格式都有其特點和適用場景。

序列化格式	特點	適用場景
JSON	可讀性強、輕量級、跨語言支持好	Web API、配置文件、日志存儲
XML	結構清晰、可擴展、冗余較大	舊系統兼容、大型數據交換
二進制（Pickle、Java 序列化）	占用空間小、速度快、不可讀	內部數據存儲、進程間通信
Protocol Buffers	高效、跨平臺、適合大規模數據交換	分布式系統、RPC 通信

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三、不同編程語言的序列化與反序列化示例

1. Python 的序列化與反序列化

Python 提供了多種序列化方式，包括 pickle、json、marshal 等，其中 json 是最常用的。

JSON 序列化

import jsondata = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}# 序列化
json_str = json.dumps(data)
print("JSON 序列化結果:", json_str)# 反序列化
data_loaded = json.loads(json_str)
print("反序列化結果:", data_loaded)

Pickle 序列化（僅限 Python）

import pickledata = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}# 序列化
with open("data.pkl", "wb") as f:pickle.dump(data, f)# 反序列化
with open("data.pkl", "rb") as f:data_loaded = pickle.load(f)print("Pickle 反序列化結果:", data_loaded)

2. Java 的序列化與反序列化

Java 使用 Serializable 接口進行序列化和反序列化。

Java 序列化

import java.io.*;class Person implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;String name;int age;Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}
}public class SerializeDemo {public static void main(String[] args) {try {Person p = new Person("Alice", 25);ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"));out.writeObject(p);out.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

Java 反序列化

public class DeserializeDemo {public static void main(String[] args) {try {ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"));Person p = (Person) in.readObject();in.close();System.out.println("反序列化結果: " + p.name + ", " + p.age);} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}

3. C++ 的序列化與反序列化（使用 JSON）

在 C++ 中，可以使用 nlohmann/json 庫進行 JSON 序列化和反序列化。

安裝 JSON 庫

# Ubuntu
sudo apt-get install nlohmann-json3-dev

C++ JSON 序列化

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <nlohmann/json.hpp>using json = nlohmann::json;int main() {json data;data["name"] = "Alice";data["age"] = 25;std::ofstream file("data.json");file << data.dump(4); // 格式化 JSONfile.close();std::cout << "JSON 序列化完成" << std::endl;return 0;
}

C++ JSON 反序列化

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <nlohmann/json.hpp>using json = nlohmann::json;int main() {std::ifstream file("data.json");json data;file >> data;std::cout << "姓名: " << data["name"] << ", 年齡: " << data["age"] << std::endl;return 0;
}

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四、總結

• 序列化 是將對象轉換為可存儲或傳輸的格式，反序列化 是將數據恢復成對象。
• 常見格式 包括 JSON（輕量）、XML（可擴展）、二進制（高效）、Protocol Buffers（高性能）。
• 不同編程語言 提供了不同的序列化方案，如 Python json/pickle、Java Serializable、C++ nlohmann/json。
• 安全性 是序列化的關鍵，避免反序列化漏洞、數據篡改和信息泄露。