C#中的Newtonsoft.Json应用秘术：自定义JSON序列化流程

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#中JSON序列化的基础

## 简介
JSON（JavaScript Object Notation）已成为数据交换的一种通用语言，因其轻量级和易于人阅读与编写的特点在现代Web开发中广泛使用。在C#中，对JSON数据的序列化和反序列化是数据传输、存储和处理不可或缺的部分。掌握JSON序列化的基础是每个.NET开发人员必须具备的技能之一。

## JSON序列化和反序列化
序列化是指将对象状态转换为可以存储或传输的格式（通常是JSON格式）的过程，而反序列化则是将JSON格式的数据恢复为对象实例的过程。在C#中，有多种方式可以实现JSON序列化，比如使用.NET Framework自带的`System.Web.Script.Serialization`命名空间中的`JavaScriptSerializer`类，或者使用更强大的第三方库如`Newtonsoft.Json`。

### 代码示例
下面的示例代码展示了如何使用`JavaScriptSerializer`进行基本的序列化和反序列化操作：

using System.Web.Script.Serialization;

public class JsonSerializationExample
{
    public static void Main()
    {
        JavaScriptSerializer serializer = new JavaScriptSerializer();
        // 创建一个对象实例
        Person person = new Person { Name = "John Doe", Age = 30 };
        // 序列化对象为JSON字符串
        string json = serializer.Serialize(person);
        // 反序列化JSON字符串为对象实例
        Person deserializedPerson = serializer.Deserialize<Person>(json);
    }
}

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

在以上代码中，我们定义了一个`Person`类，并展示了如何使用`JavaScriptSerializer`对`Person`对象进行序列化和反序列化。需要注意的是，`JavaScriptSerializer`在.NET Core和.NET 5+中并不支持，因此在新版本的.NET中推荐使用其他序列化库，比如`Newtonsoft.Json`。

# 2. ```
# 第二章：深入理解Newtonsoft.Json库
Newtonsoft.Json，也就是Json.NET，是.NET领域最流行的JSON处理库之一。它提供了强大的API来处理JSON序列化和反序列化，支持多种编程模式，并且拥有高度的可定制性。本章将深入探讨Newtonsoft.Json的核心功能、高级配置、以及性能优化方法。

## 2.1 Newtonsoft.Json的核心功能
### 2.1.1 Json.NET的安装和配置
在.NET项目中，Json.NET可以通过NuGet包管理器方便地安装。安装过程非常简单，打开Visual Studio，选择工具菜单下的“NuGet包管理器”，然后选择“管理解决方案的NuGet包”，在浏览标签页搜索`Newtonsoft.Json`并安装最新版本。

安装完成后，我们可以通过`using Newtonsoft.Json;`语句在C#代码中引入Json.NET的命名空间，然后就可以使用Json.NET提供的序列化和反序列化功能了。

### 2.1.2 Json.NET的基本序列化和反序列化
在使用Json.NET进行基本的序列化和反序列化之前，我们首先需要创建一些简单的C#对象：

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

接下来，我们将创建一个Person对象，并将其序列化为JSON字符串：

Person person = new Person
{
    Name = "John Doe",
    Age = 30,
    City = "New York"
};

string json = JsonConvert.SerializeObject(person);

序列化后的json字符串如下：

{
  "Name": "John Doe",
  "Age": 30,
  "City": "New York"
}

对于反序列化，我们只需要执行相反的操作：

Person deserializedPerson = JsonConvert.DeserializeObject<Person>(json);

这样，`deserializedPerson`对象就包含了与序列化前相同的属性值。

## 2.2 Newtonsoft.Json的高级配置
### 2.2.1 自定义转换器的创建与应用
Json.NET允许开发者通过创建自定义转换器（JsonConverter）来处理特殊的序列化和反序列化需求。例如，假设我们有一个日期类型，希望在序列化时将其格式化为ISO标准格式，并且在反序列化时能够正确处理这种格式。

public class IsoDateTimeConverter : JsonConverter
{
    public override bool CanConvert(Type objectType)
    {
        return objectType == typeof(DateTime);
    }

    public override object ReadJson(JsonReader reader, Type objectType, object existingValue, JsonSerializer serializer)
    {
        if (reader.Value == null) return null;
        return DateTime.ParseExact(reader.Value.ToString(), "s", CultureInfo.InvariantCulture);
    }

    public override void WriteJson(JsonWriter writer, object value, JsonSerializer serializer)
    {
        if (value == null) return;
        writer.WriteValue(((DateTime)value).ToString("s", CultureInfo.InvariantCulture));
    }
}

应用自定义转换器到一个属性：

public class Event
{
    [JsonConverter(typeof(IsoDateTimeConverter))]
    public DateTime Date { get; set; }
}

### 2.2.2 序列化选项的调整和使用
Json.NET提供了丰富的序列化选项，允许开发者细致地控制序列化的过程。比如，我们可以配置`JsonSerializerSettings`来忽略空值或默认值，或者改变JSON属性名称的格式。

var settings = new JsonSerializerSettings
{
    NullValueHandling = NullValueHandling.Ignore,
    DefaultValueHandling = DefaultValueHandling.Ignore,
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver()
};

var jsonWithSettings = JsonConvert.SerializeObject(person, Formatting.Indented, settings);

调整后的json字符串将有缩进，并且忽略默认值和空值，属性名称使用驼峰命名法。

## 2.3 Newtonsoft.Json的性能优化
### 2.3.1 性能优化技巧
Newtonsoft.Json提供了多种方式来优化序列化和反序列化的性能。一些常见的优化技巧包括：
- 使用`CamelCasePropertyNamesContractResolver`等预设的合约解析器。
- 在读写大量数据时，使用`JsonTextReader`和`JsonTextWriter`来减少内存分配。
- 使用`MemoryStream`作为序列化的中间媒介，尤其是对于网络传输。

### 2.3.2 序列化与反序列化性能比较
通常，JSON反序列化的性能瓶颈更明显，因为反序列化需要更多的CPU周期来解析和构造对象。因此，针对反序列化的优化措施可能会更加重要。在进行性能调优时，可以使用性能分析工具（比如Visual Studio的诊断工具）来详细分析瓶颈所在，然后针对性地进行改进。

性能调优是一个持续的过程，需要不断地测量和调整。在某些极端情况下，开发者可能需要考虑其他序列化库或者自己实现序列化逻辑，以获得更好的性能。

在本章中，我们深入了解了Newtonsoft.Json的核心功能，包括如何安装和配置，以及进行基本的序列化和反序列化操作。此外，我们也探讨了如何通过创建自定义转换器和调整序列化选项来实现更高级的定制。最后，我们讨论了性能优化的技巧和序列化与反序列化的性能比较。掌握这些知识后，开发者将能够更加自信地使用Json.NET处理.NET应用程序中的JSON数据。

在下一章中，我们将进一步深入，探讨如何自定义JSON序列化流程，并在面向对象设计和实际应用中将这些技巧付诸实践。

# 3. 自定义JSON序列化流程的实践

## 3.1 自定义对象的序列化策略

### 3.1.1 识别和处理复杂对象

在C#中处理复杂对象序列化时，通常会遇到一些需要特殊处理的场景，比如对象继承、接口实现、以及包含复杂数据结构的情况。首先，我们要能够识别这些情况并选择合适的序列化策略。

- **对象继承**：在处理对象继承时，可能会遇到一些属性只在基类或子类中定义，直接序列化会导致问题。例如，基类中的一个属性在子类中被重写，而我们在序列化基类对象时并不希望包含子类特有的属性。因此，我们需要考虑使用条件序列化或者选择性排除某些属性。

- **接口序列化**：接口不能直接被序列化，序列化时会得到接口的类型而不是实现该接口的对象。此时需要在序列化过程中提供一个策略，将接口属性映射到具体的实现类中，或者提供一个映射表来进行序列化。

- **复杂数据结构**：对于包含复杂数据结构的对象，例如包含列表、字典或自定义对象的集合，我们需要能够控制序列化输出的结构和数据的格式，以确保最终生成的JSON既符合预期，又能满足性能要求。

### 3.1.2 自定义序列化过程的编写

自定义序列化过程需要我们手动编写代码来实现，这比直接使用默认的序列化方法要复杂，但是提供了更大的灵活性。下面是一个简单的例子，说明如何自定义序列化过程：

public class CustomJsonConverter : JsonConverter
{
public override bool CanConvert(Type objectType)
{
return objectType == typeof(MyCustomObject);
}

public overr