Kryo 为什么比 Hessian 快

鉴客 发布于 2013/03/04 16:11
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Kryo 是一个快速高效的Java对象图形序列化框架,它原生支持java,且在java的序列化上甚至优于google著名的序列化框架protobuf。由于 protobuf需要编写Schema文件(.proto),且需静态编译。故选择与Kryo类似的序列化框架Hessian作为比较来了解一下Kryo 为什么这么快。

序列化的过程中主要有3个指标:

1、对象序列化后的大小
一个对象会被序列化工具序列化为一串byte数组,这其中包含了对象的field值以及元数据信息,使其可以被反序列化回一个对象

2、序列化与反序列化的速度
一个对象被序列化成byte数组的时间取决于它生成/解析byte数组的方法

3、序列化工具本身的速度
序列化工具本身创建会有一定的消耗。

从序列化后的大小入手:

测试类:

public class Simple implements java.io.Serializable{  
 private String name;  
 private int age;  
 
 
 public String getName() {  
   return name;  
 }  
 
  public void setName(String name) {  
    this.name = name;  
  }  
  
  public int getAge() {  
    return age;  
  }  
  
  public void setAge(int age) {  
    this.age = age;  
  }  
  
  static Simple getSimple() {  
    Simple simple = new Simple();  
    simple.setAge(10);  
    simple.setName("XiaoMing");  
    return simple;  
  }  
}

Kryo序列化:

Kryo kryo = new Kryo();  
kryo.setReferences(false);  
kryo.setRegistrationRequired(false);  
kryo.setInstantiatorStrategy(new StdInstantiatorStrategy());  
output.setOutputStream(new FileOutputStream("file.bin"));  
kryo.writeClassAndObject(output, Simple.getSimple());  
output.flush();
查看序列化后的结果:



红色部分:对象头,01 00代表一个未注册过的类

黑色部分:对象所属的class的名字(kryo中没有设定某个字段的结束符,对于String这种不定长的byte数组,kryo会在其 最后一个byte字节加上x70,如类名最后一位为e,其askii码为x65,在其基础上加x70,即为E5)

绿色部分:表示这个对象在对象图中的id。即simple对象在对象图中的id为01.

蓝色部分:表示该类的field。其中02 14中14表示int数值10(映射关系见表1),02和绿色部分的01意思是一样的,即 10这个int对象在对象图中的id为02。以此类推,03表示对象图中的第三个对象,即XiaoMing这个String, 同样其最后一位byte被加了x70。

Hessian序列化:

HessianOutput hout = new HessianOutput(new FileOutputStream("hessian.bin"));  
hout.writeObject(Simple.getSimple()); 
查看序列化后的结果:



红色部分: 对象头

黑色部分: 对象所属的类名(类名的askii码)

紫色部分: 字节类型描述符,表示之后的字节属于何种类型,53表示String,49表示int,等等

绿色部分: 字节长度描述符,用于表示后面的多少个字节是表示该字节组的

白色部分: field实际的类型的byte值

蓝色部分: filed实际的value

7A: 结束符

从序列化后的字节可以看出以下几点:

1、Kryo序列化后比Hessian小很多。(kryo优于hessian)

2、由于Kryo没有将类field的描述信息序列化,所以Kryo需要以自己加载该类的filed。这意味着如果该类没有在kryo中注册,或者该类是第一次被kryo序列化时,kryo需要时间去加载该类(hessian优于kryo)

3、由于2的原因,如果该类已经被kryo加载过,那么kryo保存了其类的信息,就可以很快的将byte数组填入到类的field中,而hessian则需要解析序列化后的byte数组中的field信息,对于序列化过的类,kryo优于hessian。

4、hessian使用了固定长度存储int和long,而kryo则使用的变长,实际中,很大的数据不会经常出现。(kryo优于hessian)

5、hessian将序列化的字段长度写入来确定一段field的结束,而kryo对于String将其最后一位byte+x70用于标识结束(kryo优于hessian)

总上所述:

kryo为了保证序列化的高效性,会加载需要序列化的类,这会带来一定的消耗。可以理解为kryo本身的消耗。由于这点消耗从而可以保证序列化后的大小(避免不必要的源数据)比较小和快速的反序列化。

通过变长的int和long值保证这种基本数据类型序列化后尽量小

通过最后一位的特殊操作而非写入长度来标记字段的范围

本篇未涉及到的地方还有:

使用开源工具reflectasm进行反射而非java本身的反射

使用objenesis来创建无默认构造函数的类的对象

由于kryo目前只支持Java,所以官方文档也没有给出它序列化所用的kryo grammer,默认支持以下十种。见表一

表一:

# the number of milliseconds since January 1, 1970, 00:00:00 GMT
date       ::= x01 x00 <the number of milliseconds since January 1, 1970, 00:00:00 GMT>

           # boolean true/false
boolean ::= x02 x01	# true
              ::= x02 x00	# false
		   
		   # 8-bit binary data
byte	   ::= x03 <binary-data>	# binary-data  

		   # char
char	   ::= x04 x00 <binary-data>	# binary-data  
	
		   # short
short   ::= x05 [x00-x7F] [x01-xFF]	# 0 to 32767 
	   ::= x05 [x80-xFF] [x01-xFF]	# -23768 to -1
		   
           # 32-bit signed integer( + x02 when increment)
int       ::= x06 x01 [x00-x7E]									# 0 to 63
           ::= x06 x01 [x80-x9E] [x04-xFF]          						# 64 to 4095
           ::= x06 x01 [xA0-xBE] [x00-xFF] [x01-xFF]       				# 4096 to 1048575
           ::= x06 x01 [xC0-xDE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      		# 1048576 to 268435455
	   ::= x06 x01 [xE0-xFE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-x07]  	# 268435456 to 2147483647
           ::= x06 x01 [x01-x7F]									# -1 to -64
           ::= x06 x01 [x81-x9F] [x04-xFF]          						# -65 to -4096
           ::= x06 x01 [xA1-xBF] [x00-xFF] [x01-xFF]       				# -4097 to -1048576
           ::= x06 x01 [xC1-xDF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      		# -1048577 to -268435456
           ::= x06 x01 [xE1-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-x07]  	# -268435457 to -2147483648
		   
		   # 64-bit signed long integer ( +x02 when incerment)
long       ::= x07 x01 [x00-x7E]																						# 0 to 63
           ::= x07 x01 [x80-x8E] [x08-xFF]          																	# 64 to 2047
           ::= x07 x01 [x90-x9E] [x00-xFF] [x01-xFF]       																# 2048 to 524287
           ::= x07 x01 [xA0-xAE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      													# 524288 to 134217727
           ::= x07 x01 [xB0-xBE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      											# 134217728 to 34359738367
	   ::= x07 x01 [xC0-xCE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      								# 34359738368 to 8796093022207
           ::= x07 x01 [xD0-xDE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      						# 8796093022208 to 2251799813685247
	   ::= x07 x01 [xE0-xEE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      			# 2251799813685248 to 576460752303423487
	   ::= x07 x01 [xF0-xFE] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-x0F]      	# 576460752303423488 to 9223372036854775807
	   ::= x07 x01 [x01-x7F]																						# -1 to -64
           ::= x07 x01 [x81-x8F] [x08-xFF]          																	# -65 to -2048
           ::= x07 x01 [x91-x9F] [x00-xFF] [x01-xFF]       																# -2049 to -524288
           ::= x07 x01 [xA1-xAF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      													# -524289 to -134217728
           ::= x07 x01 [xB1-xBF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      											# -134217729 to -34359738368
	   ::= x07 x01 [xC1-xCF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      								# -34359738369 to -8796093022208
	   ::= x07 x01 [xD1-xDF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      						# -8796093022209 to -2251799813685248
	   ::= x07 x01 [xE1-xEF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-xFF]      			# -2251799813685249 to -576460752303423488
	   ::= x07 x01 [xF1-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x00-xFF] [x01-x0F]      	# -576460752303423489 to -9223372036854775808
  
		   # float/Float
float      ::= x08 x01 <floatToInt>

		   # double/Double
double     ::= x09 x01 <doubleToLong>

		   # String
String     ::= x0A x01 x82 <utf8-data>																	# data.length()=1
		   ::= x0A x01 <utf8-data.subString(0,data.length()-2)> <utf8-data.charAt(data.length-1)>+x70	# data.length()>1

	        # The class not registered in kryo
Object	::= x01 x00 <(string)className> <(byte)id> <(Object)objectFieldValue ordered by fieldName>
via http://x-rip.iteye.com/blog/1555344

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