Сериализация - общие сведения

Оглавление серии.

Этот пост содержит основные определения серии.

Сериализация

Операция записи каких-то данных в файл заключается в их сериализации (от англ. serialize - переводить в последовательную форму) в последовательность байт (и записи результата в файл).

Обратной к операции сериализации является операция десериализации — восстановление начального состояния структуры данных из байтовой последовательности.

Эта байтовая последовательность записывается или загружается в/из файл(а). Соответственно, сериализация используется для передачи объектов по сети и для сохранения их в файлы. Это просто название для операции "выкладывания" ("упаковки") данных в файл. Десериализация - операция "распаковки" данных из файла. Если вы сериализуете какие-то данные, а затем десериализуете их, то получите эквивалентный набор данных, имеющих тот же смысл, что и оригинал. При некоторых дополнительных условиях это будет полная копия оригинала.

Любой из схем сериализации присуще то, что кодирование данных последовательно по определению, и извлечение любой части сериализованной структуры данных требует, чтобы весь объект был считан от начала до конца и воссоздан. Во многих приложениях такая линейность полезна, потому что позволяет использовать простые интерфейсы ввода/вывода общего назначения для сохранения и передачи состояния объекта.

Маршалинг

Почти синонимом термина "сериализация" является маршалинг (от англ. marshal — упорядочивать). Обратный процесс - демаршалинг (аналог десериализации). Маршалинг - более общее понятие, чем сериализация. Всякая сериализация является частным случаем маршалинга. Отличие маршалинга от сериализации в том, что сериализация предполагает упаковку лишь данных программы. Скажем, матрицы чисел, записи о сотруднике в картотеке или таблицы высот игрового уровня. Когда говорят про маршалинг, подразумевают сериализацию не только данных программы, но и её программного состояния, мета-информации. К примеру, сериализация объекта с полями запишет лишь данные объекта (поля). Маршалинг же объекта запишет не только информацию о его данных (полях), но и информацию по восстановлению структуры объекта - класс объекта, либо же его мета-информацию для реконструирования типа.

Маршалируя и демаршалируя объект вы создаёте его полную копию. При этом принимающая сторона может ничего не знать про объект.

Маршалинг используется в различных механизмах RPC, где есть необходимость в передаче данных между процессами и потоками, а также для обмена данными с движками скриптов. Во всех этих случаях маршалинг используется, чтобы "упаковать" вызов метода, его параметры, передать сообщение на другую сторону для выполнения (другой процесс или машину в случае RPC или скрипт в случае скриптового движка), и провести обратный процесс (демаршалинг) для распаковки ответа в результат вызова метода.

Персистентность

Персистентность - это свойство чего-либо поддерживать постоянное (перманентное) состояние. Скажем, применительно к объекту персистентность обычно означает способность этого объекта сериализовать (и десериализовать) самого себя.

Способы сериализации данных в Delphi

В любом случае, если вы мало что поняли из сказанного выше, вам нужно вынести только одну вещь: "сохранение данных в файл - это сериализация данных в файл, загрузка данных из файла - это десериализация".

Итак, для наших целей в качестве примеров мы будем рассматривать загрузку и сохранение таких данных:

1. Строка или набор строк - текстовые данные
2. Массив чисел: array of Extended - набор однородных данных
3. Пары имя-значение - набор ассоциативных данных
4. Запись - набор неоднородных данных
5. Набор (массив) из записей - иерархический набор данных
6. Массив из записей внутри записи - составные данные
7. Какие-то другие примеры данных, иллюстрирующие особенности конкретных подходов

Давайте сразу же приведём пример объявления этих структур:

1. Одно значение: Double
2. Одно значение переменного размера: String
3. Набор однородных значений: array of Double
4. Набор однородных значений переменного размера: array of String
5. Запись - набор неоднородных данных:

   type
     TData = record
       Signature: LongWord;
       Size: LongInt;
       Comment: String;
       CRC: LongWord;
     end;

6. Набор (массив) из записей - иерархический набор данных:

   type
     TPerson = record
       Name: String;
       Age: Integer;
       Salary: Currency;
     end;
   
     TPersons = array of TPerson;

7. Массив из записей внутри записи - составные данные:

   type
     TCompose = record
       Signature: LongInt;
       Person: TPerson;
       Count: Integer;
       Related: TPersons;
     end;
   
     TComposes = array of TCompose;

8. Какие-то другие примеры данных, иллюстрирующие особенности конкретных подходов