【C#与JSON：全面入门指南】：手把手掌握序列化与反序列化


参考资源链接：[C#中Json序列化与反序列化的三种方法解析](https://wenku.csdn.net/doc/6v0yh74ypy?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. C#与JSON的基础知识

## 1.1 什么是JSON
JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，它基于文本，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。JSON基于JavaScript的一个子集，但是JSON是独立于语言的，几乎所有的编程语言都支持JSON格式数据的生成和解析。这使得JSON成为数据交换的一种理想格式。

## 1.2 JSON在C#中的应用
在C#中，JSON被广泛用作数据交换格式。C#提供了许多库和工具来处理JSON，例如Newtonsoft.Json和System.Text.Json。这些库提供了丰富的功能，可以帮助我们轻松地将C#对象序列化和反序列化为JSON字符串，以及将JSON字符串解析为C#对象。

## 1.3 C#与JSON的基本操作
在C#中操作JSON，通常包括以下几个步骤：定义数据模型，序列化（将对象转换为JSON字符串），反序列化（将JSON字符串转换为对象）。例如，使用Newtonsoft.Json库，我们可以很容易地完成这些操作：

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

var person = new Person { Name = "张三", Age = 30 };
var json = JsonConvert.SerializeObject(person);
var parsedPerson = JsonConvert.DeserializeObject<Person>(json);

在上面的代码中，我们首先定义了一个Person类，然后创建了一个Person对象并将其序列化为JSON字符串。最后，我们将这个JSON字符串反序列化为Person对象。这只是C#与JSON交互的冰山一角，接下来的章节将深入探讨C#中的JSON序列化和反序列化。

# 2. C#中的JSON序列化基础

## 2.1 JSON序列化和反序列化的概念

### 2.1.1 什么是序列化和反序列化

在软件工程中，序列化指的是将对象状态转换为可保存或可传输的格式的过程。具体到编程语言，这通常意味着将内存中的对象结构转换为字节流，从而可以存储到文件中，或通过网络发送到远程系统。在C#中，JSON序列化是一种常见的序列化方式，它将对象转化为JSON格式的字符串。

反序列化则是序列化的逆过程。它将序列化产生的数据（比如JSON字符串）还原成内存中的对象。这样，应用程序可以重新使用那些已经序列化并传输或存储的数据。

### 2.1.2 序列化的重要性

序列化对于现代软件开发至关重要，因为它解决了多个方面的问题：

- **数据持久化**：将对象保存到文件或数据库中，以便应用程序关闭后仍然可以重新加载这些对象。
- **数据传输**：通过网络传输数据时，将对象转换成轻量级的文本格式（如JSON或XML），使得数据在客户端和服务器间传输变得简单。
- **分布式对象系统**：在分布式系统中，对象需要在网络中被传递，序列化提供了一种机制来确保跨不同系统时对象的一致性。

## 2.2 .NET中的JSON处理库

### 2.2.1 Newtonsoft.Json简介

Newtonsoft.Json是.NET开发中使用最为广泛的JSON处理库之一。其官方名称为Json.NET，提供了丰富的API来处理JSON数据，包括序列化和反序列化。其特点如下：

- **高性能**：处理速度快，适合大规模数据的序列化。
- **灵活性**：支持自定义序列化和反序列化的逻辑。
- **广泛的应用**：许多第三方库和框架都支持或依赖于Json.NET。

在.NET项目中使用Newtonsoft.Json，通常需要先安装NuGet包：

Install-Package Newtonsoft.Json

下面是一个序列化与反序列化的简单示例：

using Newtonsoft.Json;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var person = new Person { Name = "John", Age = 30 };
        string json = JsonConvert.SerializeObject(person);
        Console.WriteLine(json);
        var deserializedPerson = JsonConvert.DeserializeObject<Person>(json);
        Console.WriteLine(deserializedPerson.Name);
    }
}

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

### 2.2.2 使用System.Text.Json处理JSON

随着.NET Core的发展，微软推出了自己的JSON处理库：System.Text.Json。从.NET Core 3.0开始，该库成为了.NET Core和.NET 5+的一部分。System.Text.Json提供了一套现代的、性能优越的API，来处理JSON序列化和反序列化。

该库的特点包括：

- **轻量级**：比Newtonsoft.Json有更小的运行时内存占用和更快的性能。
- **安全**：默认情况下不支持JavaScript序列化（eval），增加了安全性。
- **支持**：完全支持.NET Standard，可以在各种.NET实现中使用。

示例代码如下：

using System.Text.Json;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var options = new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true };
        var person = new Person { Name = "Jane", Age = 28 };
        string jsonString = JsonSerializer.Serialize(person, options);
        Console.WriteLine(jsonString);
        var deserializedPerson = JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonString);
        Console.WriteLine(deserializedPerson.Name);
    }
}

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

## 2.3 C#中JSON序列化的实践技巧

### 2.3.1 基本类型和类的序列化

在.NET中，序列化类或基本数据类型为JSON字符串是直接和简单的。使用Json.NET或System.Text.Json，只需要调用`SerializeObject`方法即可完成序列化操作。同样，反序列化回对象使用`DeserializeObject`方法。

使用Json.NET序列化基本数据类型：

var jsonString = JsonConvert.SerializeObject("Hello, JSON!");

反序列化JSON字符串回字符串：

var deserializedString = JsonConvert.DeserializeObject<string>(jsonString);

对于复杂的对象，例如自定义类，序列化和反序列化的代码如上所示。

### 2.3.2 处理循环引用和忽略属性

在处理对象图时，循环引用是一个常见问题。Json.NET允许通过`ReferenceLoopHandling`选项来处理这些情况：

var settings = new JsonSerializerSettings
{
    ReferenceLoopHandling = ReferenceLoopHandling.Ignore
};
var jsonString = JsonConvert.SerializeObject(person, settings);

忽略属性可以通过在类上添加`[JsonIgnore]`属性来实现：

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

处理循环引用和忽略属性是确