Fonaments

La serialització ens permet transformar unes dades en un "string".

Introducció

Entorn de treball

Crea la carpeta serial:

> md serial
> cd serial

Crea el projecte file amb {% link “/kotlin/gradle/” %}:

gradle init --package serial --project-name serial --java-version 21 --type kotlin-application --dsl kotlin --test-framework kotlintest --no-split-project --no-incubating --overwrite

Construeix el projecte i obre’l amb {% link “/kotlin/idea” %}:

> .\gradlew build
> idea .

Gradle

Per poder serialitzar dades necessites modificar el fitxer app/build.gradle.kts.

Tens un exemple a https://gitlab.com/xtec/kotlin/file/-/blob/main/app/build.gradle.kts?ref_type=heads

Has d’afegir el plugin de serialització perquè gradle generi de manera automàtica el codi corresponent:

plugins {
    ...
    kotlin("plugin.serialization") version "2.0.0"
}

També has d’afegir una dependència de la biblioteca kotlinx-serialization-json per poder serialitzar les dades a format JSON (veure {% link “p:/data/json/” %}.

dependencies {
    ...
    implementation("org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-serialization-json:1.7.0")
}

Has d’indicar a Idea que carregui els canvis que s’han fet:

Serialitzar

En la nostra aplicació la informació està en {% link “/kotlin/data/” %}.

Per guardar una dada primer l’has de convertir en un String.

La manera més habitual és convertir una dada a {% link “p:/data/json/” %}

Has d’anotar la data class com @Serializable perqué el “plugin” de serialitzador del compilador generi el mètode serializer().

El mètode serializer() descomposa l’objecte en un conjunt de valor primitius:

package serial

import kotlinx.serialization.*

@Serializable
data class Person(val name: String, val married: Boolean)

fun main() {

    println(Person.serializer().descriptor)
}

Executa l’aplicació:

> gradlew run
serial.Person(name: kotlin.String, married: kotlin.Boolean)

La propietat descriptor del serialitzador mostra que la classe file.Person està formada pels elements primitius name de tipus kotlin.String i married de tipus kotlin.Boolean.

Si mires el fitxer Person.class que s’ha generat dins de la carpeta build pots veure que el “plugin” serialitzation ha generat el codi de Person.serializer() de manera automàtica:

A continuació, codifiquem el conjunt de valors primitius en un format concret mitjançant un codificador.

En el nostre cas, utilitzem un codificador JSON:

package serial

import kotlinx.serialization.*
import kotlinx.serialization.json.*

@Serializable
data class Person(val name: String, val married: Boolean)

fun main() {

    val mary = Person("Mary",true)
    val json = Json.encodeToString(mary)

    println(mary)
    println(json)
}

Person(name=Mary, married=true)
{"name":"Mary","married":true}

Per convertir un objecte a format JSON has d’utilitzar la funció d’extensió Json.encodeToString, que serialitza l’objecte que es passa com a paràmetre i el codifica en un string JSON.

Fixa’t que en la representació JSON no es guarda informació de la classe, en aquest cast serial.Person.

Activitat

Tenim aquest diagrama de dades:

{% panel %}

classDiagram
    direction LR

    class Person {
        id: Long
        givenName: String
        familyName: String
        /name: String
    }

    class Address {
        street: String
        city: String
    }

    Person --> Address

{% endpanel %}

1.- Crea les data class coresponents.

Recorda que Address també s’ha de marcar com @Serializable.

2.- Crea algunes dades demo

{% sol %}

✍

{% endsol %}

3.- Serialitza les dades demo a format Json:

{% sol %}

✍

{% endsol %}

Referències

Quan serialitzem dades no estem guardant dades en una base de dades.

Referències repetides

No hi ha referències, hi ha redundància

Que vol dir que pot haver dades repetides perquè un objecte pot fer referència al mateix objecte de manera directa o indirecta.

Per exemple, en un projecte l’owner i el mantainer són del tipus User:

@Serializable
class Project(val name: String, val owner: User, val maintainer: User)

@Serializable
class User(val name: String)

I poden ser la mateixa persona:

@Serializable
class Project(val name: String, val owner: User, val maintainer: User)

@Serializable
class User(val name: String)

fun main() {
    val david = User("David")
    val data = Project("Quantum System", david, david)
    println(Json.encodeToString(data))
}

{% panel %}

flowchart LR
    project["Quantum System"]
    david["👽 David"]
    project -- owner --> david
    project -- mantainer --> david

{% endpanel %}

El procés de serialització no té en compte que són referències al mateix objecte:

{
  "name": "Quantum System",
  "owner": { "name":"david" },
  "maintainer":{"name":"david"}
}

És per aquest motiu que les bases de dades documentals com {% link “/data/mongodb/” %} tenen dades redundants.

Referències circulars

Com ja hem explicat abans, la serialització no té en compte si un objecte ja s’havia serialitzat.

Això vol dir que a més de la redundància, la serialització només funciona amb arbres: un objecte arrel, ramificacions i tota acaba en fulles.

{% panel %}

flowchart TB
    boeing["✈ Boeing 747"]
    pilot["🤠 Peter"]
    boeing -- pilot --> pilot
    passengers["[🤗 Julia, 🫣 Mary, 🙄 Tom, 😮‍💨 Jane, 😮 Albert, 🤢 Josephine, 🥴 Clara, 😵‍💫 Mike"]
    boeing -- passengers --> passengers

{% endpanel %}

Es comença amb un objecte i es van processant de manera recursiva totes les propietats serialitzables que són referències fins que no queda cap objecte referenciat per processar.

Per exemple, si David té una referència directa o indirecta amb Esther, i Esther té una referència directa o indirecta amb David, la recursió no acabarà mai 💫💫💫💫💫 … a no ser que 🙀🙀 ??

{% panel %}

flowchart LR
    david["😺 David"]
    esther["🦝 Esther"]
    david --> esther
    esther --> david

{% endpanel %}

Vam explicar a {% link “/kotlin/data” %} que quan representem dades totes les propietats són val.

D'aquesta manera és impossible crear referències circulars !!

Pots veure que en aquest exemple, la sentència esther.partner = david no compila:

@Serializable
class Person(val name: String, val partner: Person? = null)

fun main() {

    val esther = Person("Esther")
    val david = Person("David", esther)
    esther.partner = david
}

El disseny correcte és aquest:

@Serializable
class Person(val name: String)

@Serializable
class Partners(val a: Person, val b: Person)

fun main() {

    val esther = Person("Esther")
    val david = Person("David")
    println(Json.encodeToString(Partners(esther, david)))
    {"a":{"name":"Esther"},"b":{"name":"David"}}
}

{% panel %}

classDiagram
    direction LR

    class Partners {}

    class Person {
        name: String
    }

    Partners --> Person: a
    Partners --> Person: b

{% endpanel %}

{% panel “Això mai!” %} El que no has de fer mai quan representes dades, és utilitzar un var com es mostra a continuació:

@Serializable
class Person(val name: String, var partner: Person? = null)

fun main() {

    val esther = Person("Esther")
    val david = Person("David",esther)
    esther.partner = david
    println(Json.encodeToString(david))
}

Quan executes aquest codi …

> gradle run
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
  at kotlinx.serialization.json.internal.WriteModeKt.switchMode(WriteMode.kt)
    ...

{% endpanel %}

La serialització no acaba mai …

El que acaba és el programa amb un “Stack Overflow Error”.

Deserialitzar

Per convertir un string JSON en un objecte has d’utlitzar la funció d’extensió Json.decodeFromString.

Aquesta funció, a més de l’String, espera un paràmere de tipus per saber a quina classe ha de descodificar perquè l’string JSON no té aquesta informació,

Tens dos opcions:

// Passar el parametre de tipus a la funció
val project1 =  Json.decodeFromString<Project>(data)

// Que la variable tingui un tipus explícit
val project2: Project = Json.decodeFromString(data)

A continuació tens un exemple:

import kotlinx.serialization.*
import kotlinx.serialization.json.*

@Serializable
data class Project(val name: String, val language: String)

fun main() {
    val data = """{"name":"Quantum System","language":"Borg"}"""

    val project = Json.decodeFromString<Project>(data)
    require(project == Project("Quantum System", "Borg"))
}

Si executes aquest codi pots verificar que a partir d’un string pots crear un objecte Project amb el contingut de l’string.

I molt important, la funció només espera una classe “serialitzable” que tingui una estructura a la qual pugui descodificar perqué té una estructura identica a Project.

A continuació tens un exemple d’una classe que no és Project i “consumeix” les mateixes dades:

import kotlinx.serialization.*
import kotlinx.serialization.json.*

@Serializable
data class Person(val name: String, val language: String)

fun main() {
    val data = """{"name":"Raquel Durán","language":"Català"}"""

    val raquel = Json.decodeFromString<Person>(data)
    require(raquel == Person("Raquel Durán", "Català"))
}

El motiu és serialitzes dades per comunicar-te amb altres aplicacions i serveis, i cada aplicació fa servir el nom de la classe que més li convé:

package file

import kotlinx.serialization.*
import kotlinx.serialization.json.*

fun main() {
    @Serializable
    data class Kangaroo(val name: String)

    @Serializable
    data class Person(val name: String)

    val json = """{"name":"toby"}"""

    // Creem un cangur i una persona a partir del mateix JSON
    val kangaroo = Json.decodeFromString<Kangaroo>(json)
    val person = Json.decodeFromString<Person>(json)

    // Verifiquem que kangaroo i person son objectes diferents, però que tenen el mateix nom
    require(kangaroo != person)
    require(kangaroo.name == person.name)
}

En alguna aplicació "Toby" pot ser un 🧒 i en una altre pot ser un 🦘.

Activitat

En l’activitat “Sky” de {% link “/kotlin/data” %} vas dissenyar un sistema de gestió de vols:

{% panel %}

classDiagram
    direction TB

    class Flight {
        << 🐦‍🔥 >>
        id: Long 🔑
        ufoSeen: Boolean 🛸
    }
    
    class Plane {
        << ✈ >>
        id: Long 🔑
        name: String
        seats: Int 💺
    }

    class Airport {
        << ⛩ >>
        id: Long 🔑
        name: String
        country: String 
    }
    
    class Passenger {
        << 🙂 >>
        id: Long 🔑
        name: String 
        }
    
    Flight --> Plane
    Flight --> "1..* 🤗 🫣 🙄 😮" Passenger 
    
    Flight --> Airport : departure 🛫
    Flight --> Airport: arrival 🛬

{% endpanel %}

TODO

Avaluació

1.-

fun main() {
   @Serializable
   data class Canguro(val name: String)


   @Serializable
   data class Person(val name: String)


   val json = """{"name":"toby"}"""


   println(Json.decodeFromString<Canguro>(json))
   println(Json.decodeFromString<Person>(json))
}

El contingut d'aquest lloc web té llicència CC BY-NC-ND 4.0.