Kryo API принимает OutputStream? Если это так, просто передайте ему тот же OutputStream для сериализации нескольких файлов. Сделайте то же самое с InputStream при чтении. Хороший формат сериализации будет иметь кодировки длины или символы завершения и не будет полагаться на EOF ни для чего.
Массивный подход также будет работать с минимальными издержками, если все эти объекты уже находятся в памяти. Вы говорите о добавлении всего нескольких байтов на объект, чтобы создать массив для их хранения. Если они не все в памяти, вам нужно было бы сначала загрузить их все в память, чтобы создать массив вокруг них. Это может определенно стать проблемой, учитывая достаточно большой набор данных.