Java 高性能序列化与持久化：使用 Kryo 的最佳实践

在 Java 中，使用 Map 存储内存数据并定时持久化到磁盘，是很多系统常见的需求，如缓存、配置中心、本地任务队列等。为了保证高性能和低延迟，选择一个高效的序列化框架至关重要。本文将介绍如何使用 Kryo 高效、线程安全地实现 Map 的持久化与恢复。

🔧 业务背景

我们需要定期将内存中的 Map<K, V> 写入磁盘文件，并支持随时从文件中读取恢复。要求包括：

• 高性能序列化，支持复杂对象
• 线程安全处理，避免并发问题
• 序列化过程不中断业务写操作
• 支持任意 Java 对象作为值

🚀 为什么选择 Kryo？

Kryo 是一个高性能、紧凑的 Java 序列化框架，优势明显：

🧩 Maven 依赖

在 pom.xml 中添加 Kryo 及其依赖：

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
    <artifactId>kryo</artifactId>
    <version>5.5.0</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>com.esotericsoftware</groupId>
    <artifactId>minlog</artifactId>
    <version>1.3.1</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>org.objenesis</groupId>
    <artifactId>objenesis</artifactId>
    <version>3.3</version>
  </dependency>
</dependencies>

⚠️ Kryo 线程安全问题

Kryo 实例不是线程安全的。如果多个线程同时调用同一个 Kryo 实例，会导致各种异常。

✅ 正确方式：每线程一个 Kryo 实例

使用 ThreadLocal<Kryo> 是最简单有效的做法：

private static final ThreadLocal<Kryo> kryoThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> {
    Kryo kryo = new Kryo();
    kryo.setRegistrationRequired(false); // 支持任意对象
    kryo.setReferences(true);            // 支持循环引用
    return kryo;
});

public static Kryo getKryo() {
    return kryoThreadLocal.get();
}

🧱 并发修改 Map 的问题

如果序列化过程中 Map 正在被其他线程修改，会出现：

• 抛出 ConcurrentModificationException
• 序列化结果不一致
• 部分数据丢失

✅ 推荐做法：加锁或快照

方式一：使用 ReadWriteLock（强一致性）

private final Map<String, Object> map = new HashMap<>();
private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

public void serialize() {
    lock.readLock().lock();
    try (Output output = new Output(new FileOutputStream("data.bin"))) {
        getKryo().writeObject(output, map);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        lock.readLock().unlock();
    }
}

方式二：快照复制（弱一致，性能优）

public void serializeWithSnapshot() {
    Map<String, Object> snapshot;
    synchronized (map) {
        snapshot = new HashMap<>(map); // 拷贝快照
    }
    try (Output output = new Output(new FileOutputStream("data.bin"))) {
        getKryo().writeObject(output, snapshot);
    }
}

适合读多写少场景，避免长时间读锁。

💾 持久化示例代码

public void saveToDisk(String path, Map<String, Object> map) {
    try (Output output = new Output(new FileOutputStream(path))) {
        getKryo().writeObject(output, map);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

public Map<String, Object> loadFromDisk(String path) {
    try (Input input = new Input(new FileInputStream(path))) {
        return getKryo().readObject(input, HashMap.class);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
        return Collections.emptyMap();
    }
}

✅ 总结

🧰 可拓展建议

• 可以封装成 PersistentMap<K, V>，支持定时保存与自动恢复
• 可以集成进 Spring Boot，通过配置开启持久化
• 序列化格式可压缩（GZIP）进一步减小磁盘占用