Java 직렬화를 하는 이유가 무엇일까?
예전에 회사 프로젝트를 보면 클래스에서 Serializable 인터페이스를 구현한 것을 자주 볼 수 있었습니다. 그 당시에는 객체를 바이너리로 변환하기 위해 직렬화 인터페이스를 구현한다는 정도만 생각을 했었는데, 정확히 왜 하는지 궁금해서 찾아보았습니다.
1. Java 직렬화란?
- Java 직렬화는 자바 시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터들을 외부의 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록
바이트(byte)형태로 데이터 변환하는 기술과 바이트로 변환된 데이터를 다시 객체로 변환하는 역직렬화를 포함합니다.- 시스템적으로 JVM의 Runtim Data Area(Heap 또는 스택영역)에 상주하고 있는 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술과 직렬화된 바이트 형태의 데이터를 객체로 변환해서 JVM으로 상주시키는 형태를 말하기도 합니다.
2. Java 직렬화 예제 코드
기본(primitive)타입과 java.io.Serializable 인터페이스를 상속받은 객체는 직렬화 할 수 있는 기본 조건을 가집니다.
Member.java
import java.io.Serializable;
public class Member implements Serializable {
private String name;
private String email;
private int age;
public Member(String name, String email, int age) {
this.name = name;
this.email = email;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return String.format("Member{name='%s', email='%s', age='%s',", name, email, age);
}
}직렬화 및 역직렬화 방법
ObjectOutputStream 객체와 ObjectInputStream 객체를 이용합니다.
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.Base64;
public class ObjectSerializableExam{
public static void main(String[] args) throws Exception {
Member member = new Member("임준영", "a790077714@gmail.com", 30);
byte[] serializedMember;
try(ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {
try(ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos)) {
oos.writeObject(member);
// 직렬화된 member 객체
serializedMember = baos.toByteArray();
}
}
// base64로 인코딩한 문자열
String base64Member = Base64.getEncoder().encodeToString(serializedMember);
// base64로 디코딩한 문자열
byte[] deserializedMember = Base64.getDecoder().decode(base64Member);
try(ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(deserializedMember)) {
try(ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais)) {
Object objectMember = ois.readObject();
// member 객체로 역직렬화
Member readMember = (Member) objectMember;
System.out.println(member);
}
}
}
}3. 직렬화 종류
- 문자열 형태의 직렬화 방법
- 직접 데이터를 문자열 형태로 확인 가능한 직렬화 방법입니다. 범용적인 API나 데이터를 변환하여 추출할 때 많이 사용됩니다. 표형태의 다량의 데이터를 직렬화시 CSV가 많이 쓰이고 구조적인 데이터 이전에는 XML을 많이 사용했지만 최근에는 JSON을 많이 사용하고 있습니다.
4. 직렬화를 주로 어디에 사용하는가?
JVM의 메모리에만 상주되어 있는 객체 데이터를 그대로 영속화(persist)가 필요할 때 사용됩니다. 시스템이 종료되더라도 없어지지 않는 장점을 가지며 영속화된 데이터이기 때문에 네트워크로 전송도 가능합니다. 그리고 필요할 때 직렬화 된 객체 데이터를 가져와서 역직렬화하여 객체를 바로 사용할 수 있게 됩니다.
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서블릿 세션들은 대부분 세션의 Java 직렬화를 지원하고 있습니다. 단순히 세션을 서블릿 메모리 위에서 운용한다면 직렬화가 필요없지만, 파일로 저장하거나 세션 클러스터링, DB를 저장하는 옵션등을 선택하게 되면 세션 자체가 직렬화되어 저장되어 전달됩니다.
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캐시에서도 직렬화는 사용됩니다. 주로 DB를 조회한 후 가져온 데이터 객체 같은 경우 실시간 형태로 요구하는 데이터가 아니라면 메모리, 외부 저장소, 파일 등을 저장소를 이용해서 데이터 객체를 저장한 후 동일한 요청이 오면 DB를 다시 요청하는 것이 아니라 저장된 객체를 찾아서 응답하게 하는 형태를 캐시를 사용한다라고 말합니다. 캐시를 이용하면 DB 리소스를 절약할 수 있기 때문에 많은 시스템에서 자주 활용됩니다. 이렇게 캐시할 부분을 자바 직렬화된 데이터를 저장해서 사용됩니다.
5. serialVersionUID 사용 시 주의할점
serialVersionUID는 Java 직렬화 및 역직렬화 할때 필요한 버전 정보입니다. 만약 객체를 직렬화하고 클래스에 멤버변수가 추가된다면 java.io.InvalidClassException 예외가 발생하게 됩니다. Java 직렬화 스펙을 살펴보면 아래와 같습니다.
- serialVersionUID 필수 값은 아닙니다.
- 호환 가능한 클래스는 serialVersionUID 값이 고정되어 있습니다.
- serialVersionUID가 선언되어 있지 않으면 클래스의 기본 해쉬값을 사용합니다.
위의 스펙을 살펴보면 변경에 취약한 클래스가 변경되면 역직렬화 시에 예외가 발생할 수 있으니 개발자가 serialVersionUID 값을 직접 관리해주어야 혼란을 줄일 수 있다는 것을 의미하기도 합니다.
하지만 그럼에도 불구하고 또 다른 문제가 발생할 수 있습니다.
만약 기존의 직렬화된 객체의 멤버 변수의 타입이 바뀐다면 마찬가지로 java.io.InvalidClassException 예외가 발생합니다. 이걸 보면 Java 직렬화는 상당히 타입에 엄격하다는 것을 알 수 있습니다.
즉, 특별한 문제가 없으면 Java 직렬화 버전 serialVersionUID 값은 개발 시 직접 관리해줘야 합니다. 값이 동일하다면 멤버 변수 및 메서드 추가는 크게 문제가 되지 않습니다. 또한 멤버 변수 제거 및 이름 변경은 오류는 발생하지 않고 데이터는 누락됩니다.
6. 결론
Java 직렬화를 사용할 경우 역직렬화를 할 때 예외가 생길 수 있다는 사실을 인지하고 반드시 예외 처리를 해야합니다. 또한 자주 변경되는 비즈니스적인 데이터를 Java 직렬화을 사용하지 않습니다. 긴 만료시간을 가지는 데이터는 JSON 등 다른 포맷을 사용하여 저장해야 합니다.
