什么是序列化？

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

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

與之相反的過(guò)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(jì)算機(jī)知識(shí)，跟機(jī)器人一丁點(diǎn)關(guān)系都沒有，序列化就是一個(gè)純粹的計(jì)算機(jī)概念。

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

形象的描述，數(shù)據(jù)對(duì)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(gè)形象的類比是我們?cè)趯?duì)話或者打電話時(shí)，一個(gè)人的思想轉(zhuǎn)換成一維的語(yǔ)音，然后在另一個(gè)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(duì)序列化，很多人心中可能會(huì)有很多疑問。

首先，為什么要序列化？或者更具體的說(shuō)，既然對(duì)象的信息本來(lái)就是以字節(jié)的形式儲(chǔ)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(chǔ)了一個(gè)數(shù)字，比如25。那要怎么傳遞25這個(gè)數(shù)字給別的程序節(jié)點(diǎn)或者把這個(gè)數(shù)字永久存儲(chǔ)起來(lái)呢？

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

所以，對(duì)于本來(lái)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(gè)序列化庫(kù)里看到memcpy函數(shù)不用覺得奇怪，因?yàn)槟阒佬蛄谢畹讓硬贿^(guò)就是在操作內(nèi)存數(shù)據(jù)而已（還有些庫(kù)使用了流的ostream.rdbuf（）-》sputn函數(shù)）。

可是實(shí)際程序操作的對(duì)象很少是這么簡(jiǎn)單的形式，大多數(shù)時(shí)候我們面對(duì)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(chǔ)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(jì)算機(jī)之上的、由不同編程語(yǔ)言所編寫的節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)度也不一樣（有的int是4個(gè)字節(jié)、有的是8個(gè)字節(jié)）。

這些都不是通過(guò)簡(jiǎn)單地、原封不動(dòng)地復(fù)制粘貼原始數(shù)據(jù)就能解決的。這時(shí)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(shí)（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(shí)，序列化就登場(chǎng)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(duì)象），它可以是任意的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者對(duì)象：結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、類的實(shí)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(gè)是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用里最常用的序列化格式，通過(guò)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(gè)比較常用的功能，所以大多數(shù)編程語(yǔ)言（比如C++、Python、Java等）都會(huì)附帶用于序列化的庫(kù)，不需要你再去造輪子。

以C++為例，雖然標(biāo)準(zhǔn)STL庫(kù)沒有提供序列化功能，但是第三方庫(kù)Boost提供了［ 2
］谷歌的protobuf也是一個(gè)序列化庫(kù)，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(shí)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(kù)代碼，或者自己寫個(gè)小程序試試簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的序列化，例如這個(gè)例子，或者這個(gè)，有助于更好地理解ROS中的實(shí)現(xiàn)。