자바 객체 직렬화 (serialization) 정리

🔷 직렬화(serialization) 란?

💡 serialization : JVM 메모리의 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술
💡 deserialization : 직렬화된 바이트 형태의 데이터를 객체로 변환해서 JVM으로 상주시키는 기술

• 자바 시스템 내부에서 사용되는 객체를 외부의 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트형태로 변환하는 기술과 바이트로 변환된 데이터를 다시 객체로 변환하는 기술을 아울러서 직렬화로 표현
• 객체 데이터를 영속화(Persistence) : 시스템이 종료되도 데이터가 남아있는 DB 등에 저장
• 객체 데이터 전송 : 객체 데이터를 네트워크로 전송해서 외부 시스템에서 그대로 사용 가능

자바 직렬화

 

🔷 자바 직렬화 사용 이유

🔸 다른 데이터 직렬화 종류

• 문자열 형태의 직렬화 방법 (API나 데이터를 변환하여 추출)
  • CSV : 표형태의 다량의 데이터 직렬화 시 사용
  • XML, JSON : 구조적인 형태의 데이터
• 이진 직렬화 방법
  • 데이터 변환 및 전속 속도에 최적화하여 별도의 직렬화 방법을 제시하는 구조
  • 직렬화 뿐만 아니라 전송 방법에 대한 부분도 이야기 함
    • Protocol Buffer
      • 구글에서 제안한 플랫폼 독립적인 데이터 직렬화 플랫폼 (파일명.proto)
      • 프로토콜 버퍼 컴파일러 필요
    • Apache Avro

🔸 그렇다면 자바 직렬화는 왜 사용하는가

" 자바 직렬화 형태의 데이터 교환은 자바 시스템 간의 데이터 교환을 위해서 존재한다. "

• 자바 직렬화는 자바 시스템에서 개발에 최적화 되어 있어서
  복잡한 데이터 구조의 클래스 객체도 직렬화 조건만 지키면 큰 작업 없이 바로 직렬화 가능
• cvs, json을 이용해도 되긴 함 (목적에 따라 적절히 사용)

 

🔷 자바 직렬화 사용 방법

🔸 직렬화 조건

• class에 Serializable 인터페이스를 상속해야 함
• class의 모든 멤버가 직렬화 가능해야 함
• transient 키워드 붙이면 직렬화 제외 (개인 정보 등의 민감한 데이터)

🔸 역직렬화 조건

• 직렬화 대상이 된 객체의 클래스가 클래스 패스에 존재해야 하며 import 되어 있어야 함
• 직렬화와 역직렬화를 진행하는 시스템이 서로 다를 수 있다는 것을 고려
• 자바 직렬화 객체는 동일한 serialVersionUID를 가지고 있어야 함

💡 serialVersionUID : 객체 상태의 버전관리를 위해 사용
    - 입력하지 않으면 컴파일러가 자동으로 만들어 주지만, 직접 설정 권장
    - 멤버 변경으로 인한 컴파일 시마다 UID 변경
    - 직접 입력해 놓으면 변경되지 않음
    - 멤버 변경 후 UID가 변경되지 않아서 역직렬화 시 멤버가 불일치하면 InvaildClassException

🔸 사용 방법

class Person implements Serializable{
	private static final long serialVersionUID = -134234123298291L;
    String name;
    String job;
    
    public Person(String name, String job) {
    	this.name = name;
        this.job = job;
    }
}

• class에 Serializable 인터페이스를 상속

public class Test {
	public static void main(String[]args) throws ClassNotFoundException {
    	Person p1 = new Person("강수민", "신입사원");
        Person p2 = new Person("강수이", "대표이사");
        
        // 직렬화
        try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serial.out");
        	ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)) {
            	oos.writeObject(p1);
                oos.writeObject(p2);
        } catch(IOException e) {
        	e.printStackTrace();
        }
        
        // 역직렬화
        try(FileInputStream fis = new FileInputStream("serial.out");
        	ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis)) {
            	Person p3 = (Person)ois.readObject();
                Person p4 = (Person)ois.readObject();
        } catch(IOException e) {
        	e.printStackTrace();
        }
    }
}

• ObjectOutputStream.writeObject(객체 명) : 객체 값을 파일에 씀 - 직렬화
• ObjectInputStream.readObject(객체 명) : 바이트 데이터 값을 읽어들임 - 역직렬화
• IOException과 ClassNotFoundException 처리 필요

💡 스트림 체이닝 : 노드 스트림, 보조 스트림을 연계해서 사용 (ex. File I/O와 ObjectOutputStream)

 

🔷 그 외

🔸 자바의 또 다른 직렬화 방법

• Externalizable 인터페이스 상속
  • writeExternal(), readExternal() 메서드 직접 구현 필요
  • 프로그래머가 객체의 직렬화, 역직렬화를 세밀하게 제어하고자 할 때 사용

🔸 직렬화는 어디에 사용되는가

• 객체 데이터를 영속화 하고, 전송할 수 있는 특성으로 여러 곳에 이용
  • 서블릿 세션 (Servlet Session)
    • 세션을 서블릿 메모리 위에서 운용한다면 직렬화를 필요로 하지 않지만, 파일로 저장하거나 세션 클러스터링, DB를 저장하는 옵션 등을 선택하게 되면 세션 자체가 직렬화가 되어 저장되어 전달
    • 그래서 세션에 필요한 객체는 직렬화 조건을 맞추는 것을 추천
    • 서블릿 기반의 WAS(톰캣, 웹로직 등)들은 대부분 세션의 자바 직렬화 지원
  • 캐시 (Cache)
    • 자바에서 퍼포먼스를 위해 Ehcache, Redis, Memcached 등 캐시라이브러리 시스템을 많이 사용
      • 동일한 DB 요청 시 캐시에 저장해 두었다가 응답
    • 캐시 할 부분을 자바 직렬화된 데이터를 저장해서 사용
  • 자바 RMI(Remote Method Invocation)
    • 원격 시스템 간의 메시지 교환을 위해서 사용하는 자바에서 지원하는 기술
    • 보통은 원격의 시스템과의 통신을 위해서 IP와 포트를 이용해서 소켓통신을 해야 하지만 RMI는 그 부분을 추상화하여 원격에 있는 시스템의 메서드를 로컬 시스템의 메서드인 것처럼 호출
    • 원격의 시스템의 메서드를 호출 시에 전달하는 메시지(보통 객체)를 자동으로 직렬화 시켜 사용됩니다.
      그리고 전달받은 원격 시스템에서는 메시지를 역직렬화를 통해 변환하여 사용
    • 최근에는 많이 사용되지 않지만 자바 직렬화를 설명할 때 빠지지 않고 이야기 되는 기술

🔸 실무에서의 자바 직렬화 사용시 신경 써야 할 부분

• 역직렬화시 클래스 구조 변경 문제
  • 클래스 멤버가 변경되서 SUID(serialVersionUID)가 일치하지 않으면 java.io.InvaildClassException 발생
    • SUID가 선언되어 있지 않으면 클래스의 기본 해쉬값 사용
  • SUID가 같아도 문제가 생기는 경우도 있음
• 용량 문제
  • 클래스 안에 클래스 또 리스트 등 이런 형태의 객체를 직렬화 하게 되면 내부에 참조하고 있는 모든 클래스에 대한 메타정보를 가지고 있기 때문에 용량이 비대해짐
  • JSON 같은 최소의 메타정보만 가지고 있으면 테스트로 된 포맷보다 같은 데이터에서 최소 2배 최대 10배 이상의 크기를 가질 수 있음
• 호환성 문제
  • 오직 자바로만 처리가능해서 불편
    

1. 외부 저장소로 저장되는 데이터는 짧은 만료시간의 데이터를 제외하고 자바 직렬화를 사용을 지양
2. 역직렬화시 반드시 예외가 생긴다는 것을 생각하고 개발
3. 자주 변경되는 비즈니스적인 데이터를 자바 직렬화을 사용 X
4. 긴 만료 시간을 가지는 데이터는 JSON 등 다른 포맷을 사용하여 저장

 

🔷 Reference

- 우아한 형제들 기술 블로그 "자바 직렬화, 그것이 알고싶다. 훑어보기편"
- 우아한 형제들 기술 블로그 "자바 직렬화, 그것이 알고싶다. 실무편"
- 자바 직렬화(Serialization)에 대한 손쉬운 설명
- Java의 직렬화(Serialize)란?
- Doit! 자바 프로그래밍 입문