什么是序列化 為什么要序列化

什么是序列化？

“序列化”（Serialization ）的意思是將一個對象轉(zhuǎn)化為字節(jié)流。

這里說的對象可以理解為“面向?qū)ο蟆崩锏哪莻€對象，具體的就是存儲在內(nèi)存中的對象數(shù)據(jù)。

與之相反的過程是“反序列化”（Deserialization ）。

雖然掛著機(jī)器人的羊頭，但是后面的介紹全部是計算機(jī)知識，跟機(jī)器人一丁點關(guān)系都沒有，序列化就是一個純粹的計算機(jī)概念。

序列化的英文Serialize就有把一個東西變成一串連續(xù)的東西之意。

形象的描述，數(shù)據(jù)對象是一團(tuán)面，序列化就是將面團(tuán)拉成一根面條，反序列化就將面條捏回面團(tuán)。

另一個形象的類比是我們在對話或者打電話時，一個人的思想轉(zhuǎn)換成一維的語音，然后在另一個人的頭腦里重新變成結(jié)構(gòu)化的思想，這也是一種序列化。

面對序列化，很多人心中可能會有很多疑問。

首先，為什么要序列化？或者更具體的說，既然對象的信息本來就是以字節(jié)的形式儲存在內(nèi)存中，那為什么要多此一舉把一些字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種形式的、一維的、連續(xù)的字節(jié)數(shù)據(jù)呢？

如果我們的程序在內(nèi)存中存儲了一個數(shù)字，比如25。那要怎么傳遞25這個數(shù)字給別的程序節(jié)點或者把這個數(shù)字永久存儲起來呢？

很簡單，直接傳遞25這個數(shù)字（的字節(jié)表示，即0X19，當(dāng)然最終會變成二進(jìn)制表示11001以高低電平傳輸存儲）或者直接把這個數(shù)字（的字節(jié)表示）寫進(jìn)硬盤里即可。

所以，對于本來就是連續(xù)的、一維的、一連串的數(shù)據(jù)（例如字符串），序列化并不需要做太多東西，其本質(zhì)是就是由內(nèi)存向其它地方拷貝數(shù)據(jù)而已。

所以，如果你在一個序列化庫里看到memcpy函數(shù)不用覺得奇怪，因為你知道序列化最底層不過就是在操作內(nèi)存數(shù)據(jù)而已（還有些庫使用了流的ostream.rdbuf（）-》sputn函數(shù)）。

可是實際程序操作的對象很少是這么簡單的形式，大多數(shù)時候我們面對的是包含不同數(shù)據(jù)類型（int、double、string）的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（比如vector、list），它們很可能在內(nèi)存中是不連續(xù)存儲的而是分散在各處。比如ROS的很多消息都包含向量。

數(shù)據(jù)中還有各種指針和引用。而且，如果數(shù)據(jù)要在運(yùn)行于不同架構(gòu)的計算機(jī)之上的、由不同編程語言所編寫的節(jié)點程序之間傳遞，那問題就更復(fù)雜了，它們的字節(jié)順序endianness規(guī)定有可能不一樣，基本數(shù)據(jù)類型（比如int）的長度也不一樣（有的int是4個字節(jié)、有的是8個字節(jié)）。

這些都不是通過簡單地、原封不動地復(fù)制粘貼原始數(shù)據(jù)就能解決的。這時候就需要序列化和反序列化了。

所以在程序之間需要通信時（ROS恰好就是這種情況），或者希望保存程序的中間運(yùn)算結(jié)果時，序列化就登場了。

另外，在某種程度上，序列化還起到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的作用。

我們把被序列化的東西叫object（對象），它可以是任意的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者對象：結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、類的實例等等。

把序列化后得到的東西叫archive，它既可以是人類可讀的文本形式，也可以是二進(jìn)制形式。

前者比如JSON和XML，這兩個是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用里最常用的序列化格式，通過記事本就能打開閱讀；

后者就是原始的二進(jìn)制文件，比如后綴名是bin的文件，人類是沒辦法直接閱讀一堆的0101或者0XC9D23E72的。

序列化算是一個比較常用的功能，所以大多數(shù)編程語言（比如C++、Python、Java等）都會附帶用于序列化的庫，不需要你再去造輪子。

以C++為例，雖然標(biāo)準(zhǔn)STL庫沒有提供序列化功能，但是第三方庫Boost提供了［ 2
］谷歌的protobuf也是一個序列化庫，還有Fast-CDR，以及不太知名的Cereal，Java自帶序列化函數(shù)，python可以使用第三方的pickle模塊實現(xiàn)。

總之，序列化沒有什么神秘的，用戶可以看看這些開源的序列化庫代碼，或者自己寫個小程序試試簡單數(shù)據(jù)的序列化，例如這個例子，或者這個，有助于更好地理解ROS中的實現(xiàn)。