Сериализация и клонирование объектов в Java. Практические Задания

Класс Aspirant реализует Serializable, его родитель Student — нет. Аспиранта записали в файл, прочитали обратно — и имя, фамилия, группа и средний балл стали null и 0.0, уцелела только тема научной работы. А если у Student нет конструктора без параметров, запись пройдёт успешно, но readObject() бросит InvalidClassException: no valid constructor. Такие вещи надёжнее понять, написав код, чем прочитав о них.

На этой странице — задачи по сериализации и клонированию объектов в Java: запись и чтение объектов через ObjectOutputStream и ObjectInputStream, transient и serialVersionUID, сохранение группы из проекта «Студент и Аспирант», где родитель не сериализуем, сохранение корзины интернет-магазина в файл и глубокая копия объекта тремя способами. Перед решением прочитайте уроки модуля: Сериализация и десериализация объектов в Java и Клонирование объектов в Java.

Студент и Аспирант: сохранение группы в файл (сериализация)

Студент и Аспирант · часть 4 из 4 · ← часть 3

Продолжение проекта «Студент и Аспирант». Возьмите классы Student и Aspirant из задачи «Наследование Student, Aspirant», статический счётчик из задачи «Статический счетчик студентов в группе» и метод ReflectionToString.toString() из задачи «Универсальный toString() через рефлексию». Теперь группу нужно сохранять в файл и загружать обратно.

1. Сделайте сериализуемым только класс Aspirant: implements Serializable и явный serialVersionUID. Класс Student пока не меняйте. Напишите методы static void saveGroup(Student[] group, String fileName) и static Student[] loadGroup(String fileName), которые записывают и читают массив целиком. Потоки закрывайте через try-with-resources.
2. Сохраните группу из одного студента и одного аспиранта. Какое исключение вы получите и на каком объекте, если Aspirant — наследник Student и сериализуется?
3. Сохраните группу из одного аспиранта и прочитайте её. Если у Student есть только конструктор с параметрами, чтение упадёт: с каким исключением и почему при записи ошибки не было? Добавьте в Student пустой конструктор без параметров и повторите. Выведите аспиранта через ReflectionToString.toString() до записи и после чтения:

   Aspirant{firstName=Иван, lastName=Петров, group=ФИ-21, averageMark=5.0, researchWork=Квантовые вычисления}
   Aspirant{firstName=null, lastName=null, group=null, averageMark=0.0, researchWork=Квантовые вычисления}

   Объясните, почему поля Student пропали, а researchWork восстановилось.
4. Не делая Student сериализуемым, добавьте в Aspirant приватные методы writeObject() и readObject(), которые сохраняют и восстанавливают поля Student (если геттеров и сеттеров ещё нет, добавьте их). Убедитесь, что после чтения первая строка вывода совпадает со второй.
5. Теперь сделайте сериализуемым сам Student и удалите writeObject()/readObject() из Aspirant. Нужно ли оставлять implements Serializable у Aspirant? Сохраните и прочитайте группу из студента и аспиранта и вызовите getScholarship() для каждого элемента прочитанного массива: суммы должны совпасть с суммами до записи, а второй элемент должен остаться Aspirant.
6. Выведите значение статического счётчика студентов до записи и после чтения. Почему чтение двух объектов его не увеличило? Что покажет счётчик в отдельной программе, которая только читает файл?
7. Пометьте поле averageMark модификатором transient, снова сохраните и прочитайте группу и сравните стипендии. Почему такое поле нельзя делать transient? Верните модификатор обратно.

Сохранение последней корзины (сериализация)

Интернет-магазин · часть 11 из 13 · ← часть 10 · часть 12 →

Продолжите проект интернет-магазина: покупатель должен видеть свою последнюю покупку и после перезапуска программы.

1. Сделайте сериализуемыми класс корзины и все классы, на которые она ссылается (товар, позиция корзины, покупатель). Объявите в каждом из них serialVersionUID.
2. После оформления покупки сохраняйте корзину в файл last-cart.ser, перезаписывая предыдущую.
3. При запуске программы загружайте последнюю корзину и выводите её содержимое и итоговую сумму. Если файла нет (первый запуск), выведите «Покупок ещё не было» вместо трассировки исключения.
4. Поля, которые не нужно или нельзя сохранять (например, ссылку на сервис оплаты или закешированную итоговую сумму), пометьте transient и восстановите их после чтения.
5. Проверьте совместимость: добавьте в класс товара новое поле, не меняя serialVersionUID, и прочитайте старый файл. Затем измените serialVersionUID и запишите, какое исключение получили при чтении того же файла.

Глубокая копия заказа: clone(), конструктор копирования и сериализация

Дан класс заказа:

public class Order {
    private final String id;
    private Customer customer;   // Customer: изменяемые поля name и email
    private List<Item> items;   // Item: изменяемые поля title и price

    // конструктор, геттеры, toString()
}

1. Реализуйте в Order поверхностную копию через clone(). Выведите результаты выражений copy == order, copy.getItems() == order.getItems() и copy.getItems().get(0) == order.getItems().get(0), затем измените цену первого товара в копии и выведите оригинал. Ожидаемые значения сравнений: false, true, true.
2. Сделайте clone() глубоким: у копии должны быть свой список, свои объекты Item и свой Customer. Метод не должен объявлять throws CloneNotSupportedException.
3. Напишите ещё два способа глубокого копирования: конструктор копирования Order(Order other) и утилиту, которая копирует заказ через сериализацию в памяти (ByteArrayOutputStream и ByteArrayInputStream).
4. Для каждого из трёх способов проверьте, что после copy.getItems().get(0).setPrice(0), copy.getItems().add(...) и copy.getCustomer().setName(...) оригинал не изменился.
5. Объявите поле items как final. Какой из трёх способов перестанет компилироваться и почему?

Что закрепляет каждая задача

Две задачи проверяют встроенную сериализацию Java (наследование, transient, совместимость версий класса), третья — клонирование и глубокое копирование. Если решение не получается, вернитесь к разделу урока из таблицы: там есть правило и пример с выводом.

На чём чаще всего ошибаются в решениях

Большинство ошибок в этих задачах не видно на первом запуске: программа записывает файл без исключений, а проблема проявляется только при чтении, после изменения класса или при правке копии. Поэтому проверяйте решение полным циклом «записать — изменить — прочитать», а не одной записью.

• Ожидание, что при чтении вызовется конструктор. Конструктор сериализуемого класса не вызывается, поэтому логика из него (значения по умолчанию, проверки) после readObject() не выполнится.
• Потоки без try-with-resources. Незакрытый ObjectOutputStream может оставить файл недописанным, и следующее чтение упадёт с EOFException или StreamCorruptedException.
• Пустой catch. Если перехватить IOException и ничего не вывести, NotSerializableException с именем проблемного класса пройдёт незамеченным, а программа загрузит null.
• Копия списка вместо копии элементов. new ArrayList<>(items) и items.clone() создают новый список, но с теми же объектами внутри — это всё ещё поверхностная копия.
• Проверка копии через equals(). equals() сравнивает содержимое и для глубокой, и для поверхностной копии вернёт true. Независимость копии показывает только == для вложенных объектов и изменение копии с последующей печатью оригинала.