為何需要序列化
我們常常需要將對象持久化或者在通信中傳遞對象，這時我們就會使用到序列化。
C++中的序列化
對于C++這樣的靜態(tài)語言來說，序列化往往都很不方便，它對于類型轉(zhuǎn)換非常敏感和嚴格，所以說想要對C++對象進行序列化那必須對每個序列化的對象進行針對性編碼。
C++中的反序列化
因為C++類型是在編譯時決定的，而序列化是運行時行為，反序列化需要生成的對象類型必須在編譯時決定好，這讓人感到很無力。為了能夠正確的進行反序列化，我們通常會生成一個映射表，將對象的類型所對應(yīng)的ID一并序列化，這樣就能在運行時通過”預(yù)反序列化“得到類型ID，然后查找映射表來得到需要創(chuàng)建的對象類型，然后創(chuàng)建對象進行反序列化。
序列化類型映射表
理想的序列化類型映射表能夠在編譯時生成，因為我們需要序列化的類型都是編譯時決定好了的，所以在編譯時生成其映射表應(yīng)該理所當(dāng)然。然而非常尷尬的是，C++如何建立類型ID到類型的映射？它是靜態(tài)類型的語言，如果要建立一個類型的映射表，即使使用模板技術(shù)也只能做到編譯期映射（也就是需要用編譯時常量進行類型查找，對于運行時的反序列化行為，這顯然是沒有任何作用的）。
一個可行的方案
為了能夠在運行時進行查找，我使用了反序列化輔助對象作為映射類型的載體。這個對象利用模板來關(guān)聯(lián)序列化類型，它同時也要求序列化類型需要提供默認構(gòu)造，并且默認構(gòu)造能夠被其所訪問。
class SerializableObject;
class UnserializerBase{
protected:
UnserializerBase(){}
public:
virtual ~UnserializerBase(){}
public:
virtual SerializableObject* Unserialize(const char*& pData) = 0;
};
template<typename T>
class Unserializer : public UnserializerBase{
public:
typedef T Object;
public:
Unserializer(){}
public:
SerializableObject* Unserialize(const char*& pData)
{
Object* pObj = new Object; // 要求需要序列化支持的類具有默認構(gòu)造函數(shù)
pData += pObj->Unserialize(pData);
return pObj;
}
};
這里顯而易見的是我們的序列化對象必須從SerializableObject派生。
類型ID的計算
簡單起見，我們可以通過C++提供的typeid來計算類型的ID，當(dāng)然這需要開啟相應(yīng)編譯開關(guān)。序列化類型可以通過模板參數(shù)將自身傳遞給某個模板函數(shù)來計算其ID，并將這個ID和反序列化輔助類型Unserializer對象建立起映射關(guān)系。
template<typename Object>
static ClassIDType BuildClassID()
{
static Unserializer<Object> unserializer;
static std::string name(typeid(Object).name());
static ClassIDType id = std::hash<BinaryData>()(BinaryData(name.c_str(), name.length()));
GetIDMapSerializer()[id] = &unserializer;
return id;
}
static std::map<ClassIDType, UnserializerBase*>& GetIDMapSerializer()
{
static std::map<ClassIDType, UnserializerBase*> id_unserializer;
return id_unserializer;
}
此處的實現(xiàn)對類型名求了hash值來作為類型ID，至于碰撞的概率和我們的序列化類型數(shù)量相比較就可以忽略不計了。并且創(chuàng)建的都是靜態(tài)對象，這能夠保證每個序列化類型值生成一次類型ID和反序列化輔助對象。
類型ID的序列化和反序列化
序列化對象對于其ID的序列化和反序列化時的查找過程并不關(guān)心，那么我們應(yīng)該透明的去完成這個過程。同時考慮到序列化對象需要將自身類型進行注冊，我們可以在此時就完成我們的類型ID到反序列化輔助對象的映射的創(chuàng)建。我們在SerializableObject基類和序列化類型之間插入了一個中間模板類，它完成我們剛才提到的映射的創(chuàng)建以及ID的序列化工作（后面講為什么它不完成ID反序列化的工作）。
// 派生類將自身類型傳遞給模板參數(shù)
template<typename T>
class Serializable : public SerializableObject{
protected:
static const ClassIDType ID;
public:
typedef T Object;
protected:
Serializable(){ID;}
public:
virtual ~Serializable(){}
public:
template<typename BufferType>
void Serialize(BufferType& buffer)
{
SaveToBuffer(ID, buffer);
// 這里應(yīng)該判斷子類序列化是否成功，如果不成功則回滾，暫時未加此功能
static_cast<Object*>(this)->DoSerialize_(buffer);
}
size_t Unserialize(const char* pData)
{
return DoUnserialize_(pData);
}
static const ClassIDType GetClassID(){return ID;}
private:
// 通過模板模擬虛函數(shù)
template<typename BufferType>
void DoSerialize_(BufferType& buffer){};
virtual size_t DoUnserialize_(const char* pData) = 0;
};
template<typename T>
const typename Serializable<T>::ClassIDType Serializable<T>::ID = Serializable<T>::BuildClassID<T>();
這里為了能夠減少對存放序列化內(nèi)容的緩沖區(qū)的依賴，我們對序列化接口使用了模板推導(dǎo)，但是這導(dǎo)致我們難以通過虛函數(shù)來延遲序列化實現(xiàn)。這里我們采用了一個非標(biāo)準的實現(xiàn)方式——子類注冊自身類型給父類，并要求子類必須實現(xiàn)一個名為DoSerialize_的模板成員函數(shù)，那么我們就可以通過類型轉(zhuǎn)換去調(diào)用子類接口了，達到類似虛函數(shù)的功能。
我們最希望的反序列化應(yīng)該是這樣的：
Type* pObject = dynamic_cast<Type*>(Unserialize(pData));
那么，反序列化接口就不能作為一個模板類的靜態(tài)函數(shù)。所以我們將這個接口放到了SerializableObject當(dāng)中
// 此類實現(xiàn)的靜態(tài)方法Create用于反序列化
class SerializableObject{
public:
typedef size_t ClassIDType;
protected:
SerializableObject(){}
public:
virtual ~SerializableObject(){}
public:
static SerializableObject* Create(const char*& pData)
{
ClassIDType id = 0;
pData += LoadFromData(id, pData);
std::map<ClassIDType, UnserializerBase*>& id_serializer = GetIDMapSerializer();
auto iter = id_serializer.find(id);
if (id_serializer.end() != iter)
{
return (*iter).second->Unserialize(pData);
}
return 0;
}
protected:
template<typename Object>
static ClassIDType BuildClassID()
{
static Unserializer<Object> unserializer;
static std::string name(typeid(Object).name());
static ClassIDType id = std::hash<BinaryData>()(BinaryData(name.c_str(), name.length()));
GetIDMapSerializer()[id] = &unserializer;
return id;
}
private:
static std::map<ClassIDType, UnserializerBase*>& GetIDMapSerializer()
{
static std::map<ClassIDType, UnserializerBase*> id_unserializer;
return id_unserializer;
}
};
這樣，基本上我們就可以這樣來定義我們的序列化類型了：
class Test
: public Serializable<Test>
{
int num_;
public:
explicit Test(int n = 0) : num_(n){}
private:
friend class Serializable<Test>;
template<typename BufferType>
void DoSerialize_(BufferType& buffer)
{
SaveToBuffer(num_, buffer);
}
size_t DoUnserialize_(const char* pData)
{
return LoadFromData(num_, pData);
}
};
這里的SaveToBuffer和LoadFromData是一對序列化幫助函數(shù)。
這個序列化和反序列化的實現(xiàn)有個很大的缺點，那就是映射的建立。因為我們使用的是模板，所以說序列化類型不被使用就不會被編譯，那么這個類型就不會被加入到映射中，那么我們的程序就可能出現(xiàn)問題（找不到某個ID所映射的反序列化輔助對象）。解決這個問題的方法就是強制編譯器編譯我們可能會使用到的序列化類型，比如為每個序列化類型定義一個其類型ID的靜態(tài)引用，如果是程序中已經(jīng)使用到序列化類型的話則不必。
示例測試：
假設(shè)我們有一套命令系統(tǒng)，各種不同的命令派生自一個命令基類Command，并實現(xiàn)其名為Execute的接口。我們需要將不同的命令類型對象序列化和反序列化（這在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中普遍使用，網(wǎng)絡(luò)兩端可定義相同的命令類型，一端只對這個命令對象存儲參數(shù)，一端負責(zé)實現(xiàn)其執(zhí)行過程），反序列化過程中不需要關(guān)心具體的命令類型，只需要調(diào)用其接口Execute便可。
我們的序列化和反序列化非常適合這個系統(tǒng)，下面就給出測試工程代碼，測試工程沒有建立網(wǎng)絡(luò)通信，只是體現(xiàn)我們的序列化和反序列化的方式。
下載測試工程源碼
作者: Evil.Ghost 發(fā)表于 2011-04-04 19:58 原文鏈接
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