JAVA 직렬화(Serializable)란?

• 우리가 SPRING 개발을 하다 보면 클래스에 implements Serializable 되어있는 VO(Value Object)가 많이 보았을 것이다.

• 그냥 남들이 쓰니까 써야 한다고 생각하고 쓰는 개발자도 있을 것이고 나 또한 그랬는데 Serializable를 왜 쓰느냐라는 얘기를 듣고 대답할 수 없어서 직렬화에 대해서 공부를 했다.

✔ 직렬화

• 자바 시스템 내부에서 사용되는 Object 또는 Data를 외부의 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트 형태로 데이터를 변환하는 기술로써, JVM의 메모리에 상주되어 있는 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술이다.
• 다차원의 자료를 파일로 저장하거나 네트워크로 보내기에 알맞게 일차원으로 펼치고 다시 원래대로 되돌리는 것을 직렬화(serialization)이라고 부른다.
• 역직렬화는 직렬화의 반대를 의미한다.(바이트 => data, object)

🔸 직렬화의 종류

• 직렬화의 종류에는 직렬화되는 자료가 어떤 종류인지를 나타내는 데이터 모델이 있고, 이 데이터 모델이 언제 결정되느냐에 따라서 두 종류로 나눌 수 있다.

◼ schematic

• 데이터 모델이 고정되어 있어서 나중에도 별로 바뀌지 않는다는 걸 알고 있고, 직렬화 포맷을 데이터 모델마다 생성해서 쓸 수 있다.

• schematic에는 프로토콜 버퍼나 Cap'n Proto가 있다.

• schematic 한 직렬화 방법은 성능을 우선하느냐와 데이터 크기를 우선하느냐에 따라 나눌 수 있는데 어느 쪽이든 schemaless 한 직렬화보다는 효율적이다.

◼ schemaless

• 대부분의 데이터 모델을 포함하는 범용 데이터 모델을 쓰는 접근이다.

• 재귀가 없고 순서가 있는 순열 및 순서가 없는 집합만 가지고 있는 것들로 JSON이나 MessagePack 같은 것들에 해당한다.

• XML이 DTD나 XML Schema 같은 것과 결합해서 스키마가 존재하게 되면 schematic 하고 그렇지 않으면 schemaless 하다고 할 수 있다.

📌 더 자세한 내용은 https://j.mearie.org/post/122845365013/serialization 참조

직렬화

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✔ 자바에서의 직렬화(Serializable)

• 자바 직렬화는 개발에 최적화되어 있기 때문에 복잡한 데이터 구조의 클래스의 객체라도 직렬화 기본 조건만 지키면 큰 작업 없이 바로 직렬화를 사용할 수 있다.

• 자바에서 직렬화는 JVM 메모리에서만 상주되어있는 객체 데이터를 그대로 영속화가 필요할 때 사용된다.

• 이러한 장점 때문에 네트워크 전송도 가능하고 필요할 때 직렬화된 객체 데이터를 가져와서 역직렬 화하여 객체를 바로 사용할 수 있게 해 준다.

◼ 서블릿 세션(Servlet Session)

• 서블릿 기반의 WAS(톰캣, 웹로직 등) 대부분 세션의 자바 직렬화를 지원한다.
• 파일로 저장하거나 세션 클러스터링, DB에 저장하는 옵션 등을 선택하게 된다면 세션 자체가 직렬화 되어 저장되어 전달된다.

◼ 캐시(Cache)

• 캐시 할 부분을 자바 직렬화된 데이터를 저장해서 사용된다.

◼ RMI(Remote Method Invocation)

Trail: RMI (The Java™ Tutorials)

• RMI는 원결 시스템 간의 메시지 교환을 위해서 사용하는 자바에서 지원하는 기술이다.
• 원격의 시스템의 메서드를 호출 시에 전달하는 메시지(객체)를 자동으로 직렬화 시켜 사용된다.

🔸 자바의 Serializable

• 자바에서 java.io.Serializable 인터페이스를 보면 구현해야 하는 메서드가 없다.
• 그 이유는 Serializable 인터페이스를 구현한 구현체가 직렬화 대상이다라는 것을 JVM에게 알려주는 역할만 하기 때문이다.
• 때문에 이 상황에서 불필요한 직렬화는 오버헤드의 원인이 되기도 하지만, Serializable은 직렬화 작업을 하는 것이 아니라 단지 해당 클래스의 인스턴스는 직렬화할 수 있다는 것을 선언하는 것 뿐이기 때문에 문제가 되지 않는다. (참고로, 자바의 ArrayList나 HashMap 등 기본 컬렉션 구현체가 모두 Serializable을 구현하고 있는 것도 비슷하다.)

    public class MemberVo implements Serializable{

        private static final long serialVersionUID = 2868210232929931052L;
        private String memName;
        private String memPass;
        private String memPhone;
        private int memAge;
        ...
    }

◼ serialVersionUID가 필요한 이유

• 직렬화 과정에서 serialVersionUID의 버전이 포함되게 되고, 역직렬화 과정에서 Java class에 선언되어 있는 serialVersionUID의 버전과 서로 동일한지를 체크를 한다.

• ✨ 자바 직렬화 스펙

Java Object Serialization Specification: 4 - Class Descriptors

1. serialVersionUID는 기본적으로 필수 값은 아니다.
2. 호환 가능한 클래스는 serialVersionUID값이 고정되어 있다.
3. serialVersionUID가 선언되어 있지 않으면 클래스의 기본 해시값(SHA-1)을 사용한다. (해시 알고리즘은 참고 링크에)

• ◾ Serializable클래스가 serialVersionUID를 명시적으로 선언하지 않으면 내부적으로 serialVersionUID 정보가 추가된다.

• ◾ 그러나 기본 serialVersionUID 계산은 컴파일러 구현에 따라 달라질 수 있는 클래스 세부 사항에 매우 민감하므로 예기치 않은 결과를 초래할 수 있으므로 모든 Serializable 클래스는 serialVersionUID 값을 명시적으로 선언하는 것이 좋다. (참고)

• ◾ 잠재적으로 네트워크를 넘나들거나 파일로 저장할 가능성이 조금이라도 있는 클래스는 기본적으로 Serializable을 구현해서 의도를 명확하게 밝히는 것이 좋은 개발 습관이다.

Serializable (Java Platform SE 7 )

◼ serialVersionUID 버전 체크를 하는 이유

• ◾ 버전이 바뀌면 객체의 상태가 조금이라도 바뀌었다는 것을 의미하고 결국 역직렬화 과정에서 오류가 발생한다.

• ◾ 때문에 클래스를 변경할 때에 직접 serialVersionUID 값을 관리해주어야 클래스 변경 시 혼란을 줄일 수 있다.

• ◾ serialVersionUID 값이 동일할 때 문제가 발생하는 경우 (굉장히 엄격하다.)

• 멤버 변수명은 같은데 멤버 변수 타입이 바뀔 때

    public class MemberVo implements Serializable{
  
        private static final long serialVersionUID = 2868210232929931052L;
        private String memName;
        private String memPass;
        // StringBuilder로 변경
        private StringBuilder memPhone;
        private int memAge;
        ...
    }

• 원시 타입으로 변경

    public class MemberVo implements Serializable{
  
        private static final long serialVersionUID = 2868210232929931052L;
        private String memName;
        private String memPass;
        private String memPhone;
        // int => long
        private long memAge;
        ...
    }

• ◾ serialVersionUID 값이 동일하면 멤버 변수 및 메서드 추가는 크게 문제 되지 않는다. 그리고 멤버 변수 제거 및 이름 변경은 오류는 발생하지 않지만 데이터는 누락된다.

    public class MemberVo implements Serializable{
  
        private static final long serialVersionUID = 2868210232929931052L;
        private String memName;
        private String memPass;
        private String memPhone;
        // 추가
        private String memBirth;
        // 제거
        //private int memAge;
        ...
    }

• 하지만, 위 경우에도 구버전에서 신버전 클래스를 읽는 경우에 문제를 일으킬 수 있다고 비호환적이라고 한다.
  (📌 참고 : https://stackoverflow.com/questions/16261383/delete-field-from-old-java-class-implementing-serializable#answer-16261562)

Delete field from old java class implementing Serializable

◼ 호환성

• 자바 직렬화를 이용해서 외부 데이터를 저장하면 자바에서만 사용가능하다.
• 긴 만료시간을 가진 데이터는 JSON등 다른 포맷을 사용하여 저장한다.
• 📌 참고 : https://docs.oracle.com/javase/8/docs/platform/serialization/spec/version.html

Java Object Serialization Specification: 5 - Versioning of Serializable Objects