【C#处理JSON】：序列化中的自定义格式化器深度解读

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# 第一章：C#与JSON基础回顾

## 1.1 JSON简介
JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。JSON格式在Web应用和各种编程语言中被广泛使用，它是基于文本的数据交换的首选格式。

## 1.2 C#中的JSON处理
在C#中，处理JSON数据通常涉及两个主要方面：序列化和反序列化。序列化是指将对象转换为JSON字符串的过程；而反序列化则相反，是将JSON字符串转换回对象的过程。C#提供了多种方式来处理JSON，例如使用内置的`JavaScriptSerializer`，或者第三方库如`Newtonsoft.Json`。

## 1.3 JSON序列化的实践
在实际开发中，JSON序列化是处理Web请求和响应，以及数据存储和交换的核心环节。掌握JSON序列化不仅可以提高开发效率，而且对于数据安全和应用性能都有重要影响。因此，深入理解JSON序列化的基本原理和高级用法对于任何C#开发者来说都是十分必要的。

以上内容作为第一章，为读者回顾了JSON的基本概念及其在C#中的基础应用，并为后续章节的深入讨论打下坚实的基础。

# 2. JSON序列化的理论与实践

## 2.1 JSON序列化的基本概念

### 2.1.1 序列化与反序列化的定义

序列化（Serialization）是将对象状态转换为可存储或传输的格式的过程，通常为二进制格式。在.NET环境中，序列化是将对象转换为字符串的过程，以便它可以被保存到磁盘、发送到远程系统或者通过网络进行传输。反序列化（Deserialization）则是将这种存储或传输的格式恢复为对象的过程。

序列化在多层应用程序中尤为重要，因为它允许在层与层之间传输对象的状态，保持数据的一致性。在Web服务、Web API和客户端通信中，序列化是不可或缺的环节。

### 2.1.2 C#中序列化的重要性

在C#中，序列化不仅仅是对象持久化的一种方法，它还用于各种场景，如远程调用（RPC）、数据传输对象（DTO）的创建、缓存机制以及配置数据的存储。序列化为数据交换提供了便利，无论是在分布式系统还是微服务架构中，都是连接各个组件的纽带。

利用序列化技术，C#开发人员可以将复杂的数据结构封装成JSON或者XML等格式，便于通过网络传输。这些数据结构经过反序列化过程后，可以还原为原始对象，保持了程序的完整性和操作的连贯性。

## 2.2 理解.NET框架的序列化机制

### 2.2.1 System.Text.Json概述

`System.Text.Json`是.NET Core 3.0及以上版本中引入的一个新的JSON序列化器。它专门设计用于提高性能和资源使用效率，尤其是当处理大型JSON负载时。该序列化器内置于.NET Core框架中，因此不需要额外安装任何包即可使用。

`System.Text.Json`支持基本的序列化和反序列化操作，以及一些高级特性，比如自定义转换器、忽略属性、属性命名策略等。其性能优势在于更快的处理速度和更低的内存消耗，这使得它成为处理高性能场景的理想选择。

### 2.2.2 Newtonsoft.Json（***）介绍

***（Newtonsoft.Json）是一个流行的第三方JSON序列化库，它具有丰富的特性，被广泛应用于.NET项目中。它支持广泛的定制选项，包括但不限于自定义序列化器、日期格式处理、处理循环引用和类型安全等。

***的普及程度非常高，有许多企业和开发者都依赖它来处理JSON数据。它允许更灵活地控制JSON序列化和反序列化的过程，同时也支持异步读写操作。尽管它的性能相对较低，但对于那些不需要最高性能的应用程序来说，它提供的灵活性和广泛的功能支持是无价的。

### 2.2.3 内建序列化器的比较

当我们考虑使用序列化器时，通常需要在性能和功能性之间做出选择。`System.Text.Json`提供了出色的性能，但功能上相对简单。而***虽然性能上稍逊一筹，但提供了更多的灵活性和定制能力。

为了比较两个序列化器，可以考虑以下因素：

- 性能：加载和保存大型数据集时的性能表现。
- 功能性：提供的自定义和高级特性。
- 易用性：文档完备程度，API的易用性。
- 兼容性：与.NET不同版本的兼容性以及与JSON标准的符合度。

根据应用场景的不同，选择合适的序列化器非常重要。例如，需要处理大量数据的应用程序可能更倾向于使用`System.Text.Json`，而那些需要高度定制JSON处理的应用程序则可能会选择***。

## 2.3 实际编码中的序列化与反序列化操作

### 2.3.1 基础数据类型与对象的序列化

序列化基础数据类型（如int、string等）和对象是.NET中常见的操作。以下代码展示了如何使用`System.Text.Json`来序列化和反序列化一个简单的对象：

using System;
using System.Text.Json;

public class Person
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
}

Person person = new Person { Name = "John", Age = 30 };

// 序列化
string jsonString = JsonSerializer.Serialize(person);
Console.WriteLine(jsonString);

// 反序列化
Person deserializedPerson = JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonString);
Console.WriteLine($"Name: {deserializedPerson.Name}, Age: {deserializedPerson.Age}");

在这段代码中，我们创建了一个`Person`类，并对其实例进行了序列化和反序列化。`JsonSerializer.Serialize()`方法用于将对象转换为JSON字符串，而`JsonSerializer.Deserialize<T>()`方法用于将JSON字符串转换回对象。

### 2.3.2 处理复杂对象和集合的序列化

处理复杂对象和集合时，我们需要确保序列化和反序列化能够正确执行，尤其是当对象图包含循环引用或具有复杂继承结构时。让我们使用***进行一个包含列表的复杂对象序列化示例：

using Newtonsoft.Json;
using System.Collections.Generic;

public class User
{
public string Name { get; set; }
public List<Order> Orders { get; set; }
}

public class Order
{
public string Description { get; set; }
public decimal Price { get; set; }
}

// 创建复杂对象
User user = new User
{
Name = "Alice",
Orders = new List<Order>
{
new Order { Description = "Order 1", Price = 99.99m },
new Order { Description = "Order 2", Price = 19.99m }
}
};

// 序列化
string json = JsonConvert.SerializeObject(user, Formatting.Indented);

// 反序列化
User newUser = JsonConvert.DeserializeObject<User>(json);
Console.WriteLine($"User: {newUser.Name}, Order Count: {newUser