[C# in einfachen Worten] Kapitel 7: Datei- und Eingabe- und Ausgabeoperationen: Serialisierung und Deserialisierung

News 2023-08-26 00:35:00 views: null

Serialisierung und Deserialisierung sind wichtige Konzepte in der Computerprogrammierung für die Konvertierung zwischen Objekten und Daten. In einem Programm werden Objekte normalerweise im Speicher gespeichert, müssen jedoch zu unterschiedlichen Zeiten oder an unterschiedlichen Orten dauerhaft gespeichert oder übertragen werden. Zu diesem Zeitpunkt muss das Objekt in ein Format konvertiert werden, das gespeichert oder übertragen werden kann. Dieser Vorgang wird als Serialisierung bezeichnet.
Bei der Serialisierung handelt es sich um die Konvertierung des Zustands eines Objekts in ein Format, das gespeichert oder übertragen werden kann, beispielsweise Binär, XML oder JSON. Auf diese Weise können die Daten des Objekts in einer Datei, in einer Datenbank gespeichert oder über ein Netzwerk auf andere Computer übertragen werden.
Unter Deserialisierung versteht man den Prozess der Rückkonvertierung serialisierter Daten in Objekte zur Verwendung in Programmen. Es ermöglicht die Wiederherstellung zuvor serialisierter Objekte zu einem anderen Zeitpunkt, an einem anderen Ort oder in einer anderen Anwendung.
Diese beiden Konzepte sind in den folgenden Situationen von entscheidender Bedeutung:

  1. Datenpersistenz: Speichern Sie den Status eines Objekts auf der Festplatte oder in einer Datenbank, damit er beim Neustart des Programms wiederhergestellt werden kann.
  2. Datenübertragung: Übertragen von Objektdaten über ein Netzwerk, beispielsweise das Senden von Daten über einen Webdienst.
  3. Verteiltes System: Verschiedene Anwendungen müssen Daten gemeinsam nutzen, und durch Serialisierung und Deserialisierung können sie zwischen verschiedenen Systemen übertragen werden.
  4. Caching: Objekte können serialisiert und in einem Cache gespeichert werden, um spätere Zugriffe zu beschleunigen.
  5. Remote-Aufruf: In einem verteilten System können Objektmethoden serialisiert und zur Ausführung an einen Remote-Server übertragen werden.

Daher ist das Verständnis und die Beherrschung der Konzepte der Serialisierung und Deserialisierung sowie deren Anwendung in der Programmierung eine wichtige Grundlage für Entwickler, um Daten zu speichern, zu übertragen und mit ihnen zu interagieren.

1. Serialisierungs- und Deserialisierungsmechanismus in C#

1.1 Serialisierungsmethode

In diesem Abschnitt verstehen wir kurz die Serialisierungsmethode.

  1. Binäre Serialisierung:
    Die binäre Serialisierung konvertiert Objekte in ein Binärformat, das häufig zur lokalen Speicherung und effizienten Datenübertragung verwendet wird. In C# können Sie BinaryFormatterKlassen für die binäre Serialisierung und Deserialisierung verwenden.
using System;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

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

class Program
{
    
    
    static void Main()
    {
    
    
        Person person = new Person {
    
     Name = "Alice", Age = 30 };

        // Binary Serialization
        BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
        using (FileStream stream = new FileStream("person.dat", FileMode.Create))
        {
    
    
            formatter.Serialize(stream, person);
        }

        // Binary Deserialization
        using (FileStream stream = new FileStream("person.dat", FileMode.Open))
        {
    
    
            Person deserializedPerson = (Person)formatter.Deserialize(stream);
            Console.WriteLine($"Name: {
      
      deserializedPerson.Name}, Age: {
      
      deserializedPerson.Age}");
        }
    }
}
  1. XML-Serialisierung:
    Die XML-Serialisierung konvertiert Objekte in das XML-Format, das für Szenarien mit guter Lesbarkeit und Interoperabilität geeignet ist. C# kann XmlSerializerKlassen für die XML-Serialisierung und -Deserialisierung verwenden.
using System;
using System.IO;
using System.Xml.Serialization;

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

class Program
{
    
    
    static void Main()
    {
    
    
        Person person = new Person {
    
     Name = "Bob", Age = 25 };

        // XML Serialization
        XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(Person));
        using (TextWriter writer = new StreamWriter("person.xml"))
        {
    
    
            serializer.Serialize(writer, person);
        }

        // XML Deserialization
        using (TextReader reader = new StreamReader("person.xml"))
        {
    
    
            Person deserializedPerson = (Person)serializer.Deserialize(reader);
            Console.WriteLine($"Name: {
      
      deserializedPerson.Name}, Age: {
      
      deserializedPerson.Age}");
        }
    }
}
  1. JSON-Serialisierung:
    Die JSON-Serialisierung konvertiert Objekte in das JSON-Format, das für Webdienste und den plattformübergreifenden Datenaustausch geeignet ist. C# kann System.Text.Json.JsonSerializerKlassen oder Bibliotheken von Drittanbietern wie Newtonsoft.JsonJSON-Serialisierung und -Deserialisierung verwenden.
using System;
using System.IO;
using System.Text.Json;

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

class Program
{
    
    
    static void Main()
    {
    
    
        Person person = new Person {
    
     Name = "Charlie", Age = 28 };

        // JSON Serialization
        string jsonString = JsonSerializer.Serialize(person);
        File.WriteAllText("person.json", jsonString);

        // JSON Deserialization
        string jsonText = File.ReadAllText("person.json");
        Person deserializedPerson = JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonText);
        Console.WriteLine($"Name: {
      
      deserializedPerson.Name}, Age: {
      
      deserializedPerson.Age}");
    }
}

Die oben genannten sind drei gängige Serialisierungsmethoden, und Entwickler können die geeignete Methode entsprechend den Anforderungen der Anwendung auswählen.

1.2 Serialisierbare Funktion, benutzerdefinierte Serialisierungsmethode

  1. SerializableAttribute:
    SerializableAttribute sind die Attribute, die in C# verwendet werden, um Klassen zu markieren, die serialisiert werden können. Wenn eine Klasse mit markiert ist Serializable, können ihre Objekte gespeichert und über den Serialisierungsmechanismus übertragen werden. Im obigen Beispiel habe ich [Serializable]das Attribut zum Code hinzugefügt, um Persondie Klasse zu markieren, damit sie per Binär- und XML-Code serialisiert werden kann.

  2. Benutzerdefinierte Serialisierungsmethode:
    Manchmal müssen wir den Serialisierungsprozess von Objekten möglicherweise genauer steuern, dann können wir die Serialisierungsmethode anpassen. Beispielsweise können Sie bei der binären Serialisierung ISerializabledie Schnittstelle implementieren und GetObjectDataMethoden definieren, um den Serialisierungsprozess anzupassen. Hier ist ein einfaches Beispiel:

using System;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

[Serializable]
class Person : ISerializable
{
    
    
    public string Name {
    
     get; set; }
    public int Age {
    
     get; set; }

    public Person(string name, int age)
    {
    
    
        Name = name;
        Age = age;
    }

    // Custom Serialization
    public void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
    
    
        info.AddValue("Name", Name);
        info.AddValue("Age", Age);
    }

    // Custom Deserialization
    protected Person(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
    
    
        Name = info.GetString("Name");
        Age = info.GetInt32("Age");
    }
}

class Program
{
    
    
    static void Main()
    {
    
    
        Person person = new Person("David", 35);

        // Binary Serialization
        BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
        using (FileStream stream = new FileStream("person_custom.dat", FileMode.Create))
        {
    
    
            formatter.Serialize(stream, person);
        }

        // Binary Deserialization
        using (FileStream stream = new FileStream("person_custom.dat", FileMode.Open))
        {
    
    
            Person deserializedPerson = (Person)formatter.Deserialize(stream);
            Console.WriteLine($"Name: {
      
      deserializedPerson.Name}, Age: {
      
      deserializedPerson.Age}");
        }
    }
}

In diesem Beispiel Personimplementiert die Klasse ISerializabledie Schnittstelle und GetObjectDataführt benutzerdefinierte Serialisierungs- und Deserialisierungsvorgänge in geschützten Konstruktoren aus. Auf diese Weise können Sie während der Serialisierung mehr Logik verarbeiten, benötigen aber auch mehr Code zum Implementieren der benutzerdefinierten Serialisierung.

2. Binäre Serialisierung

2.1 BinaryFormatterGrundlegende Verwendung von Klassen

BinaryFormatterKlasse ist die Klasse, die in .NET zur Durchführung der binären Serialisierung und Deserialisierung verwendet wird. Es serialisiert Objekte in ein Binärformat und bereitet sie so für die Übertragung und Speicherung in Dateien, im Speicher oder im Netzwerk vor. Hier ist BinaryFormatterein Beispiel für eine grundlegende Verwendung der Klasse:

using System;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

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

class Program
{
    
    
    static void Main()
    {
    
    
        Person person = new Person
        {
    
    
            Name = "Alice",
            Age = 30
        };

        // Serialize object to binary format
        BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
        using (FileStream stream = new FileStream("person.dat", FileMode.Create))
        {
    
    
            formatter.Serialize(stream, person);
        }

        // Deserialize object from binary format
        using (FileStream stream = new FileStream("person.dat", FileMode.Open))
        {
    
    
            Person deserializedPerson = (Person)formatter.Deserialize(stream);
            Console.WriteLine($"Name: {
      
      deserializedPerson.Name}, Age: {
      
      deserializedPerson.Age}");
        }
    }
}

Im obigen Beispiel haben wir eine PersonKlasse erstellt und diese dann verwendet BinaryFormatter, um das Objekt in "person.dat"eine Datei mit dem Namen zu serialisieren. Als Nächstes verwenden wir dieselbe BinaryFormatterInstanz, um die Datei zu deserialisieren, ein neues PersonObjekt abzurufen und seine Eigenschaften auszudrucken. Beachten Sie, dass eine Klasse als Attribut
markiert werden muss, damit sie binär serialisierbar ist . [Serializable]Gleichzeitig BinaryFormattermüssen Objekte und ihre Felder, die Serialisierung verwenden, serialisierbar sein.

2.2 Vor- und Nachteile der binären Serialisierung

Die binäre Serialisierung hat in C# die folgenden Vor- und Nachteile:
Vorteile:

  1. Schnell: Im Vergleich zu anderen Serialisierungsformaten ist die binäre Serialisierung schnell, da sie Objekte ohne Textkodierung und -dekodierung direkt in das Binärformat konvertiert.
  2. Geringe Größe: Die durch die binäre Serialisierung generierte Dateigröße ist normalerweise klein, da sie keine redundanten Textmarkierungen und Formatierungen enthält.
  3. Unterstützung für komplexe Objekte: Durch die binäre Serialisierung können komplexe Objektdiagramme einschließlich Referenzbeziehungen und Vererbungsbeziehungen zwischen Objekten serialisiert werden.
  4. Typsicherheit: Die binäre Serialisierung ist stark typisiert und daher weniger anfällig für Typfehler bei der Deserialisierung.

Mangel:

  1. Nicht lesbar: Die durch die binäre Serialisierung generierte Datei liegt im Binärformat vor und ist nicht leicht zu lesen. Im Vergleich zu Textformaten wie XML ist es schwierig, es manuell zu analysieren und zu ändern.
  2. Nicht plattformübergreifend: Die binäre Serialisierung ist normalerweise plattform- und sprachspezifisch und nicht für plattformübergreifende Anwendungen oder die Interaktion mit anderen Sprachen geeignet.
  3. Nicht für die Persistenz geeignet: Das Binärformat kann durch Versionsaktualisierungen oder Strukturänderungen beeinträchtigt werden und ist nicht für die langfristige dauerhafte Speicherung geeignet.
  4. Schwierig zu debuggen: Aufgrund ihrer Unlesbarkeit sind binär serialisierte Daten beim Debuggen schwer zu überprüfen und zu ändern.

Die binäre Serialisierung eignet sich für Szenarien, die eine hohe Geschwindigkeit und Kompaktheit erfordern, z. B. Netzwerkkommunikation, Bereitstellung von Objekten im Speicher usw. In einigen Szenarien, die Lesbarkeit und Beständigkeit erfordern, müssen Sie jedoch möglicherweise andere Serialisierungsformate wie XML oder JSON in Betracht ziehen.

3. XML- und JSON-Serialisierung

3.1 Verwendung XmlSerializerfür XML-Serialisierung und -Deserialisierung

XmlSerializerIst die Klasse, die im .NET Framework für die XML-Serialisierung und -Deserialisierung verwendet wird. Hier sind XmlSerializerdie grundlegenden Schritte für die XML-Serialisierung und -Deserialisierung mit:
XML-Serialisierung:

  1. Bereiten Sie das zu serialisierende Objekt vor: Stellen Sie zunächst sicher, dass Sie über ein zu serialisierendes Objekt verfügen und der Typ des Objekts Serializablemit dem Attribut markiert wurde.
  2. Instanz erstellen XmlSerializer: Erstellen Sie eine XmlSerializerInstanz von und übergeben Sie dabei den Typ des zu serialisierenden Objekts als Parameter.
XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(YourObjectType));
  1. Ausgabestream erstellen: Erstellen Sie ein StreamWriteroder, FileStreamum die Zieldatei oder den Zielstream zu definieren, in den die serialisierten Daten geschrieben werden sollen.
using (StreamWriter writer = new StreamWriter("yourfile.xml"))
{
    
    
serializer.Serialize(writer, yourObject);
}

XML-Deserialisierung:

  1. Instanz erstellen XmlSerializer: Erstellen Sie auf ähnliche Weise eine XmlSerializerInstanz von und übergeben Sie dabei den Typ des zu deserialisierenden Objekts als Parameter.
XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(YourObjectType));
  1. Eingabestream erstellen: Erstellen Sie ein StreamReaderoder, FileStreamum die Datei oder den Stream zu lesen, der die zu deserialisierenden Daten enthält.
using (StreamReader reader = new StreamReader("yourfile.xml"))
{
    
    
YourObjectType deserializedObject = (YourObjectType)serializer.Deserialize(reader);
}

Während dieses Prozesses XmlSerializerwerden Objekte automatisch in XML serialisiert und von XML in XML deserialisiert. Bitte beachten Sie jedoch Folgendes:

  • Ihr Objekttyp muss über einen Standardkonstruktor verfügen (einen Konstruktor ohne Argumente).
  • Alle zu serialisierenden Mitglieder müssen öffentliche Eigenschaften oder Felder sein und als solche gekennzeichnet sein public.
  • XmlSerializerIm Allgemeinen nicht für große oder komplexe Objektdiagramme geeignet.
3.2 Verwenden Sie DataContractJsonSerializerdie JSON-Serialisierung und -Deserialisierung

DataContractJsonSerializerIst die Klasse, die für die JSON-Serialisierung und -Deserialisierung im .NET Framework verwendet wird. Hier sind DataContractJsonSerializerdie grundlegenden Schritte für die JSON-Serialisierung und -Deserialisierung mit:
JSON-Serialisierung:

  1. Bereiten Sie das zu serialisierende Objekt vor: Stellen Sie zunächst sicher, dass Sie über ein zu serialisierendes Objekt verfügen und dass der Typ des Objekts mit DataContractden Attributen und DataMembergekennzeichnet ist.
  2. Instanz erstellen DataContractJsonSerializer: Erstellen Sie eine DataContractJsonSerializerInstanz von und übergeben Sie dabei den Typ des zu serialisierenden Objekts als Parameter.
DataContractJsonSerializer serializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(YourObjectType));
  1. Ausgabestream erstellen: Erstellen Sie einen Stream(z. B. MemoryStreamoder FileStream), um das Ziel zu definieren, in das die serialisierten Daten geschrieben werden sollen.
using (MemoryStream stream = new MemoryStream())
{
    
    
 	serializer.WriteObject(stream, yourObject);
}

JSON-Deserialisierung:

  1. Instanz erstellen DataContractJsonSerializer: Erstellen Sie auf ähnliche Weise eine DataContractJsonSerializerInstanz von und übergeben Sie dabei den Typ des zu deserialisierenden Objekts als Parameter.
DataContractJsonSerializer serializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(YourObjectType));
  1. Eingabestream erstellen: Erstellen Sie einen Streamzum Lesen des JSON, der die zu deserialisierenden Daten enthält.
using (MemoryStream stream = new MemoryStream(jsonBytes))
{
    
    
    YourObjectType deserializedObject = (YourObjectType)serializer.ReadObject(stream);
}

Während dieses Vorgangs DataContractJsonSerializerwerden Objekte automatisch in JSON serialisiert oder von JSON in Objekte deserialisiert. Bitte beachten Sie jedoch Folgendes:

  • Ihr Objekttyp muss über einen Standardkonstruktor verfügen (einen Konstruktor ohne Argumente).
  • Alle zu serialisierenden Mitglieder müssen öffentliche Eigenschaften oder Felder sein und als solche gekennzeichnet sein DataMember.
  • DataContractJsonSerializerNewtonsoft.JsonIn einigen fortgeschrittenen Szenarien möglicherweise nicht so flexibel wie andere Bibliotheken (z. B. ).
3.3 Vergleich der XML- und JSON-Serialisierung

XML (Extensible Markup Language) und JSON (JavaScript Object Notation), beides häufig verwendete Formate für den Datenaustausch und die Speicherung, weisen einige Gemeinsamkeiten und einige Unterschiede auf.
Gemeinsamkeit:

  1. Lesbarkeit: Beide sind für Menschen lesbar und leicht zu verstehen und zu bearbeiten.
  2. Plattformübergreifende Unterstützung: XML und JSON verfügen über Parsing- und Generierungsbibliotheken in mehreren Programmiersprachen und Plattformen, sodass ein Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen möglich ist.
  3. Hierarchie: Beide unterstützen Hierarchien, in denen verschiedene Datentypen verschachtelt werden können.

Vorteile von XML:

  1. Selbstbeschreibend: XML verfügt über Tags und Attribute, die die Struktur der Daten detaillierter beschreiben.
  2. Namespaces: XML unterstützt Namespaces für komplexe Datenmodelle.
  3. Reifegrad: Da XML früher als JSON entwickelt wurde, verfügt es über mehr Standards und Werkzeugunterstützung.

Vorteile von JSON:

  1. Kompaktheit: Die Syntax von JSON ist im Vergleich zu den Tags und Attributen von XML, die zu einer größeren Dateigröße führen, relativ kompakt.
  2. Geschwindigkeit: JSON lässt sich aufgrund der einfacheren Struktur von JSON im Allgemeinen schneller analysieren als XML.
  3. Native JavaScript-Unterstützung: JSON ist Teil von JavaScript und daher in der Front-End-Entwicklung enger in JavaScript integriert.
  4. Weit verbreitet: In der modernen Webentwicklung ist JSON häufiger anzutreffen, da es häufig im Front-End- und Back-End-Datenaustausch verwendet wird und auch von vielen APIs und Diensten übernommen wird.

Wählen Sie das entsprechende Szenario aus:

  1. XML: XML eignet sich möglicherweise besser, wenn Sie komplexe Datenstrukturen, Metadaten, Namespaces usw. beschreiben müssen. Es eignet sich auch für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen und wenn Daten und Metadaten gemischt werden müssen.
  2. JSON: JSON ist die häufigere Wahl, wenn Sie ein kompakteres und effizienteres Format für den Datenaustausch oder in der Webentwicklung benötigen, insbesondere bei der Integration mit JavaScript. Dies gilt auch für die Datenübertragung der API.

Viertens benutzerdefinierte Serialisierung und Deserialisierung

4.1 Implementieren Sie ISerializableSchnittstellen, um die Serialisierungs- und Deserialisierungslogik anzupassen

Durch die Implementierung ISerializableder Schnittstelle können Sie den Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess von Objekten anpassen. Dies ist sehr nützlich für spezielle Serialisierungsanforderungen, z. B. wenn bei der Serialisierung nur ein Teil der Objektdaten gespeichert werden soll. Hier ist ein einfaches Beispiel, das zeigt, wie ISerializabledie Schnittstelle implementiert wird:

using System;
using System.Runtime.Serialization;

[Serializable]
public class Person : ISerializable
{
    
    
    public string Name {
    
     get; set; }
    public int Age {
    
     get; set; }

    public Person(string name, int age)
    {
    
    
        Name = name;
        Age = age;
    }

    // 实现 ISerializable 接口的构造函数
    protected Person(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
    
    
        Name = info.GetString("Name");
        Age = info.GetInt32("Age");
    }

    // 实现 ISerializable 接口的方法
    public void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
    
    
        info.AddValue("Name", Name);
        info.AddValue("Age", Age);
    }
}

Im obigen Beispiel haben wir eine PersonKlasse definiert, die ISerializabledie Schnittstelle implementiert. Im benutzerdefinierten Konstruktor und in der benutzerdefinierten GetObjectDataMethode geben wir die Datenelemente an, die für die Objektserialisierung und -deserialisierung erforderlich sind. Dieser Ansatz ermöglicht Ihnen die vollständige Kontrolle des Objektserialisierungs- und Deserialisierungsprozesses und eignet sich für besondere Anforderungen, wie z. B. die teilweise Serialisierung sensibler Daten. Wenn Sie dieses Objekt serialisieren oder deserialisieren, wird die entsprechende Methode aufgerufen, um eine benutzerdefinierte Serialisierungs- und Deserialisierungslogik auszuführen.

4.2 Vorsichtsmaßnahmen beim benutzerdefinierten Serialisierungsprozess

Bei der benutzerdefinierten Serialisierung sind mehrere Überlegungen zu berücksichtigen:

  1. Versionskompatibilität: Wenn Sie bei der benutzerdefinierten Serialisierung die Struktur des Objekts ändern, stellen Sie die Kompatibilität zwischen der alten und der neuen Version sicher. Auf diese Weise werden Objekte bei der Deserialisierung ordnungsgemäß wiederhergestellt.
  2. Serialisierungsreihenfolge: Die Reihenfolge, in der Werte in GetObjectDatader Methode hinzugefügt werden, muss mit der Reihenfolge im Konstruktor übereinstimmen. Andernfalls kann es bei der Deserialisierung zu Datenfehlern kommen.
  3. Typänderungen: Wenn Sie andere Objektreferenzen in das Objekt einbinden, stellen Sie sicher, dass diese auch die Serialisierungsschnittstelle korrekt implementieren. Wenn sich der Typ ändert, beispielsweise von einer Basisklasse zu einer abgeleiteten Klasse, müssen Sie gleichzeitig auf die Korrektheit des Serialisierungs- und Deserialisierungsprozesses achten.
  4. Feldbehandlung: Sowohl Felder als auch Eigenschaften eines Objekts können während der Serialisierung gespeichert werden. Sie müssen jedoch berücksichtigen, welche Felder serialisiert werden müssen und welche nicht und wie vertrauliche Informationen geschützt werden.
  5. Leistung: Eine benutzerdefinierte Serialisierung kann Auswirkungen auf die Leistung haben, da sie zusätzliche Verarbeitung und Datenspeicherung erfordert. Bei der Umsetzung gilt es, das Verhältnis zwischen Leistung und Anforderungen auszubalancieren.
  6. Ausnahmebehandlung: Die Behandlung von Ausnahmen bei der benutzerdefinierten Serialisierung ist sehr wichtig. Stellen Sie sicher, dass Ihr Code Ausnahmen verarbeiten kann, die während der Serialisierung und Deserialisierung auftreten können, z. B. fehlende Daten, fehlerhafte Daten usw.
  7. Dokumentation und Kommentare: Der Code für die benutzerdefinierte Serialisierung kann kompliziert werden. Denken Sie daher daran, ordnungsgemäße Kommentare und Dokumentation hinzuzufügen, damit spätere Entwickler Ihre Implementierung verstehen können.
  8. Test: Stellen Sie sicher, dass Sie die benutzerdefinierte Serialisierung ausreichend testen, bevor Sie sie implementieren. Stellen Sie sicher, dass der Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess wie erwartet funktioniert, insbesondere zwischen verschiedenen Versionen.

5. Serialisierte Versionskontrolle

5.1 Umgang mit den Auswirkungen von Objektstrukturänderungen auf die Serialisierung und Deserialisierung

Der Umgang mit Änderungen in der Objektstruktur hat wichtige Auswirkungen auf die Serialisierung und Deserialisierung. Änderungen in der Objektstruktur können das Hinzufügen, Löschen, Umbenennen, Typänderungen usw. von Feldern umfassen, und diese Änderungen wirken sich auf die Korrektheit und Kompatibilität von Serialisierung und Deserialisierung aus.
Felder hinzufügen: Wenn dem Objekt neue Felder hinzugefügt werden, kann es bei der Deserialisierung der serialisierten Daten der alten Version zu fehlenden Feldern kommen. Um dieses Problem zu lösen, können in der neuen Version des Objekts Standardwerte verwendet werden, um fehlende Felder in der alten Version der Daten zu behandeln.
Felder löschen: Wenn die Felder im Objekt gelöscht werden, können die serialisierten Daten der alten Version während der Deserialisierung redundante Daten enthalten, und diese redundanten Daten müssen während der Deserialisierung ignoriert werden.
Umbenennen von Feldern: Das Umbenennen von Feldern kann dazu führen, dass die Deserialisierung fehlschlägt, da die Feldnamen in der alten Version der serialisierten Daten nicht mit den Feldnamen der neuen Version des Objekts übereinstimmen. Beim Umgang mit umbenannten Feldern können Sie die alten Felder den neuen Feldern zuordnen, indem Sie die Serialisierungslogik anpassen.
Typänderung: Wenn sich der Typ des Objekts ändert, z. B. beim Wechsel von einer Basisklasse zu einer abgeleiteten Klasse, oder wenn sich der Typ eines Felds ändert, muss die Kompatibilität zwischen der alten und der neuen Version sichergestellt werden. Dies erfordert möglicherweise eine besondere Behandlung, z. B. das Konvertieren der Daten in einen neuen Typ beim Deserialisieren.

Um Änderungen in der Objektstruktur zu bewältigen, können die folgenden Ansätze in Betracht gezogen werden:

  1. Versionskontrolle: Führen Sie eine Versionskontrolle für Objekte ein, und Versionsinformationen können in serialisierte Daten aufgenommen werden. Je nach Version wird eine unterschiedliche Serialisierungs- und Deserialisierungslogik verwendet.
  2. Standardwerte verwenden: Verwenden Sie Standardwerte in der neuen Version des Objekts, um fehlende Felder in der alten Version der Daten zu behandeln.
  3. Benutzerdefinierte Serialisierungslogik: Feldumbenennungen und Typänderungen können durch eine benutzerdefinierte Serialisierungslogik gehandhabt werden. Verwenden Sie beispielsweise eine benutzerdefinierte Serialisierungsmethode, um alte Felder neuen Feldern zuzuordnen.
  4. Datenmigration: Wenn sich die Objektstruktur stark ändert, kann eine Datenmigration in Betracht gezogen werden, um die alte Version der Daten in Daten umzuwandeln, die für die neue Version des Objekts geeignet sind.

Der Umgang mit Änderungen in der Objektstruktur erfordert eine sorgfältige Prüfung von Kompatibilitäts- und Korrektheitsproblemen. Wenn Sie Änderungen an der Objektstruktur vornehmen, sollten Sie überlegen, wie Sie den Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess beeinflussen, und entsprechende Anpassungen und Verarbeitungen vornehmen.

OptionalFieldAttribute5.2 Versionskontrolle verwenden

OptionalFieldAttributeist eine Funktion zur Versionskontrolle, die dabei hilft, Feldänderungen während der Serialisierung und Deserialisierung von Objekten zu verarbeiten. Wenn sich die Felder eines Objekts ändern, kann diese Funktion verwendet werden, um neu hinzugefügte Felder sowie Felder zu markieren, die in älteren Datenversionen fehlen. Hier sind OptionalFieldAttributedie grundlegenden Schritte zur Verwendung der Versionskontrolle:

  1. Neue Felder markieren: Wenn in neuen Versionen von Objekten neue Felder hinzugefügt werden, OptionalFieldkönnen diesen Feldern Attribute hinzugefügt werden. Dadurch wird der Serialisierungs-Engine mitgeteilt, dass diese Felder bei der Deserialisierung der alten Version der Daten optional sind und Standardwerte verwendet werden sollen, wenn diese nicht in den Daten vorhanden sind.
[Serializable]
class MyClass
{
    
    
    // 旧版本中没有的字段，使用 OptionalField 标记
    [OptionalField]
    public int NewField;
}
  1. Behandeln Sie alte Versionsdaten: Wenn beim Deserialisieren eine alte Datenversion auftritt, OptionalFieldAttributewird sichergestellt, dass der Wert des neu hinzugefügten Felds auf den Standardwert gesetzt wird.
MyClass obj = (MyClass)formatter.Deserialize(stream);
// obj.NewField 将被设置为默认值
  1. Aktualisieren Sie den Standardwert: Wenn sich der Standardwert des neuen Felds in der neuen Version ändert, müssen Sie auf die Kompatibilität der Daten in der alten Version achten. Daten alter Versionen werden immer mit Standardwerten deserialisiert, sodass Änderungen der Standardwerte die Richtigkeit der Daten beeinträchtigen können.

Obwohl es OptionalFieldAttributedas Hinzufügen neuer Felder bewältigen kann, ist es nicht zum Löschen von Feldern, Umbenennen von Feldern und Ändern von Typen geeignet. Bei komplexeren Versionsänderungen kann es erforderlich sein, andere Versionskontrollstrategien und benutzerdefinierte Serialisierungslogik zu kombinieren, um Kompatibilität und Korrektheit sicherzustellen.

Tipp: OptionalFieldAttributeEs handelt sich um ein Tool zur Serialisierung und Deserialisierung bei einfachen Versionsänderungen, bei komplexeren Problemen der Versionskontrolle müssen jedoch mehrere Strategien umfassend berücksichtigt werden.

Sechs, benutzerdefiniertes Serialisierungsformat

6.1 Verwendung IFormattervon Schnittstellen zur Implementierung benutzerdefinierter Serialisierungsformate

Verwenden Sie IFormatterdie Schnittstelle, um benutzerdefinierte Serialisierungs- und Deserialisierungsformate zu implementieren. IFormatterDie Schnittstelle ist eine Kernschnittstelle für Serialisierung und Deserialisierung, die Kontrolle über den Datenfluss und die Möglichkeit bietet, das Serialisierungsformat anzupassen.
Hier sind die grundlegenden Schritte zum Implementieren eines benutzerdefinierten Serialisierungsformats:

  1. Erstellen Sie eine benutzerdefinierte IFormatterImplementierung: Zuerst müssen Sie eine Klasse erstellen, die IFormatterdie Schnittstelle und ihre Methoden Serializeund implementiert Deserialize. Mit diesen Methoden können Sie den Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess von Daten steuern.
public class CustomFormatter : IFormatter
{
    
    
    public SerializationBinder Binder {
    
     get; set; }
    public StreamingContext Context {
    
     get; set; }
    public ISurrogateSelector SurrogateSelector {
    
     get; set; }

    public object Deserialize(Stream serializationStream)
    {
    
    
        // 实现反序列化逻辑
    }

    public void Serialize(Stream serializationStream, object graph)
    {
    
    
        // 实现序列化逻辑
    }
}
  1. Verwenden einer benutzerdefinierten Implementierung IFormatter: Sobald Sie eine benutzerdefinierte IFormatterImplementierung erstellt haben, können Sie diese während der Serialisierung und Deserialisierung verwenden.
CustomFormatter formatter = new CustomFormatter();
FileStream fileStream = new FileStream("data.bin", FileMode.Create);

// 序列化
formatter.Serialize(fileStream, someObject);

fileStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);

// 反序列化
var deserializedObject = formatter.Deserialize(fileStream);

Durch die Implementierung IFormatterder Schnittstelle können Sie den Prozess der Serialisierung und Deserialisierung vollständig steuern und so ein benutzerdefiniertes Serialisierungsformat implementieren. Dies ist bei einigen besonderen Anforderungen sehr nützlich, z. B. einem kompakteren Datenformat, einer bestimmten Datenverschlüsselung usw.

Tipp: Ein benutzerdefiniertes Serialisierungsformat kann zu Inkompatibilitäten mit dem Standardformat führen. Wenn Sie also ein benutzerdefiniertes Format verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass sowohl die Serialisierungs- als auch die Deserialisierungscodes die Daten im benutzerdefinierten Format korrekt verarbeiten können.

6.2 Anwendungsszenarien und Vorsichtsmaßnahmen für benutzerdefinierte Formate

Die Anwendungsszenarien von benutzerdefinierten Formaten umfassen hauptsächlich die folgenden Aspekte. Es ist jedoch zu beachten, dass bei der Verwendung von benutzerdefinierten Formaten die Kompatibilität mit Standardformaten und eine erhöhte Komplexität berücksichtigt werden sollten.
Anwendungsszenario:

  1. Sicherheit und Verschlüsselung: Wenn Sie Daten während der Serialisierung verschlüsseln müssen, können Sie ein benutzerdefiniertes Format verwenden, um bestimmte Verschlüsselungsalgorithmen und Entschlüsselungslogik zu implementieren.
  2. Komprimierung: Ein benutzerdefiniertes Format kann einen effizienteren Datenkomprimierungsalgorithmus implementieren, wodurch die Größe der serialisierten Daten reduziert wird, und eignet sich für Szenarien, in denen die Netzwerkübertragung oder der Speicherplatz begrenzt ist.
  3. Spezifische Datenstruktur: Wenn die Anwendung Objekte in einer bestimmten Datenstruktur speichern muss, z. B. durch Konvertieren von Objekten in flache Schlüssel-Wert-Paare, können benutzerdefinierte Formate diese Anforderung besser erfüllen.
  4. Datenaustausch zwischen verschiedenen Plattformen: Beim Datenaustausch zwischen verschiedenen Plattformen können Sie ein benutzerdefiniertes Format verwenden, um sicherzustellen, dass die Daten in verschiedenen Umgebungen korrekt geparst werden können.

Vorsichtsmaßnahmen:

  1. Kompatibilitätsprobleme: Benutzerdefinierte Formate sind möglicherweise nicht problemlos mit vorhandenen Standardformaten kompatibel, was zu Interoperabilitätsproblemen mit anderen Systemen oder Bibliotheken führen kann. Bei der Auswahl eines benutzerdefinierten Formats müssen Sie die plattformübergreifenden, sprachübergreifenden und langfristigen Speicheranforderungen Ihrer Daten sorgfältig berücksichtigen.
  2. Wartungskosten: Benutzerdefinierte Formate erfordern mehr Codierungs- und Testaufwand, da Sie Ihre eigene Serialisierungs- und Deserialisierungslogik implementieren müssen. Dies kann die Komplexität des Codes und die Wartungskosten erhöhen.
  3. Leistungsaspekte: Die Leistung benutzerdefinierter Formate kann beeinträchtigt werden, da Sie bei der Serialisierung und Deserialisierung mehr Logik implementieren müssen. Stellen Sie sicher, dass benutzerdefinierte Formate die Leistung nicht wesentlich beeinträchtigen.
  4. Dokumentation und Spezifikation: Wenn Sie ein benutzerdefiniertes Format verwenden, müssen Sie detaillierte Dokumentation und Spezifikationen bereitstellen, damit andere Entwickler dieses Format verstehen und verwenden können.

7. Leistung und Sicherheit der Serialisierung

7.1 Strategie zur Optimierung der Serialisierungsleistung

Die Optimierung der Serialisierungsleistung ist sehr wichtig, um die Effizienz und Reaktionsfähigkeit der Anwendung zu verbessern. Hier sind einige gängige Strategien zur Optimierung der Serialisierungsleistung:

  1. Wählen Sie ein geeignetes Serialisierungsformat: Standardformate wie JSON und XML verursachen einen gewissen Overhead, und die Auswahl eines Binärformats (wie Protocol Buffers, MessagePack) kann das Datenvolumen reduzieren und die Leistung verbessern.
  2. Vermeiden Sie Zirkelverweise: Zirkelverweise können zu einer unendlich rekursiven Serialisierung führen und die Leistung beeinträchtigen. Verwenden Sie Objektverweise, um zugehörige Objekte zu verarbeiten und Zirkelverweise zu vermeiden.
  3. Feldauswahl: Einige Felder im Objekt müssen möglicherweise nicht serialisiert werden. Durch die Verwendung von Tags oder Konfigurationen zur Angabe, welche Felder serialisiert werden müssen, kann die Menge der serialisierten Daten reduziert werden.
  4. Zwischenspeicherung und Wiederverwendung: Wenn dieselben Daten häufig serialisiert werden, können die serialisierten Ergebnisse zwischengespeichert werden, um wiederholte Berechnungen zu vermeiden und die Leistung zu verbessern.
  5. Optimierung der Datenstruktur: Das Design von Objekten und das Layout von Datenstrukturen können sich auf die Serialisierungsleistung auswirken. Platzieren Sie häufig verwendete Daten an der Spitze der Serialisierung, um die Anzahl der Zeiger zu reduzieren, die übersprungen werden müssen.
  6. Parallelverarbeitung: Auf Mehrkernprozessoren kann der Serialisierungsprozess in mehrere Threads oder Aufgaben zerlegt werden, um die Parallelleistung zu verbessern.
  7. Lazy Loading: Wenn das Objekt eine große Datenmenge enthält, können Sie es bei Bedarf serialisieren, um zu vermeiden, dass zu viele Daten auf einmal serialisiert werden.
  8. Verwenden Sie eine schnelle Serialisierungsbibliothek: Einige Bibliotheken von Drittanbietern sind auf Leistung optimiert, z. B. JSON.NET, Protobufnet usw.
  9. Reduzieren Sie die Anzahl der Felder: Durch die Reduzierung der Anzahl der Felder in einem Objekt werden die Komplexität und der Overhead der Serialisierung verringert.
  10. Wählen Sie eine geeignete Serialisierungsbibliothek: Verschiedene Serialisierungsbibliotheken weisen unterschiedliche Leistungen auf und wählen Sie entsprechend den Projektanforderungen die Bibliothek mit der besten Leistung aus.
  11. Überverschachtelung vermeiden: Vermeiden Sie eine Überverschachtelung von Objekten innerhalb anderer Objekte, da dies die Komplexität der Serialisierung und Deserialisierung erhöht.
  12. Leichte Serialisierung: Wenn Sie nur einen Teil der Daten übertragen müssen, können Sie die Verwendung eines leichten Serialisierungsformats wie MessagePack in Betracht ziehen, um den Overhead zu reduzieren.
7.2 Maßnahmen zur Vermeidung von Serialisierungssicherheitsrisiken

Es ist von entscheidender Bedeutung, die durch die Serialisierung entstehenden Sicherheitsrisiken zu verhindern. Hier sind einige Maßnahmen, die dabei helfen können, diese zu mindern:

  1. Vermeiden Sie die Serialisierung nicht vertrauenswürdiger Daten: Serialisieren und deserialisieren Sie nur vertrauenswürdige Daten und verarbeiten Sie keine Daten aus nicht vertrauenswürdigen Quellen.

  2. Deserialisierungsvorgänge einschränken: Deserialisierungsvorgänge einschränken, nur Daten des erwarteten Typs deserialisieren und unnötige Datenanalyse vermeiden.

  3. Verwenden Sie eine stark typisierte Serialisierungsbibliothek: Verwenden Sie eine stark typisierte Serialisierungsbibliothek wie JSON.NET, die einige Typkonvertierungen und Sicherheitsprobleme verhindert.

  4. Daten validieren und filtern: Führen Sie vor der Deserialisierung eine Datenvalidierung und -filterung durch, um die Integrität und Richtigkeit der Daten sicherzustellen.

  5. Vertrauliche Informationen nicht serialisieren: Vermeiden Sie die Speicherung vertraulicher Informationen in serialisierten Daten, um Informationslecks zu verhindern.

  6. Kontrollzugriff: Beschränken Sie den Zugriff auf Serialisierungs- und Deserialisierungsvorgänge, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Benutzer oder Module diese ausführen können.

  7. Vermeiden Sie die Ausführung von Deserialisierungscode: Führen Sie während des Deserialisierungsvorgangs keinen Code aus, der ein Sicherheitsrisiko darstellen könnte, um Probleme wie die Remote-Codeausführung zu vermeiden.

  8. Verwendung digitaler Signaturen: Digitale Signaturen können für serialisierte Daten verwendet werden, um die Integrität und Authentizität der Daten zu überprüfen.

  9. Bibliotheken aktualisieren und überwachen: Verwenden Sie die neuesten Serialisierungsbibliotheken und halten Sie sie für die neuesten Sicherheitsfixes auf dem neuesten Stand.

  10. Sicherheitsaudit: Führen Sie Sicherheitsaudits für Serialisierungs- und Deserialisierungsvorgänge durch, überwachen Sie abnormales Verhalten und reagieren Sie zeitnah darauf.

  11. Sicherheitsschulung: Bieten Sie Entwicklern Sicherheitsschulungen an, um ihr Bewusstsein für Sicherheitsprobleme bei der Serialisierung zu schärfen.

  12. Codeüberprüfung: Führen Sie regelmäßige Codeüberprüfungen von Codes durch, die Serialisierung und Deserialisierung beinhalten, um potenzielle Sicherheitsprobleme zu entdecken.

8. Anwendungsszenarien der Serialisierung

Die Serialisierung hat viele praktische Anwendungsszenarien in der Programmierung und wird hauptsächlich für die Datenpersistenz, Kommunikation und plattformübergreifende Datenübertragung verwendet. Im Folgenden sind einige gängige Anwendungsszenarien für die Serialisierung aufgeführt:

  1. Datenspeicherung: Durch die Serialisierung können Objekte in Byteströme umgewandelt werden, um sie dauerhaft in Dateien, Datenbanken oder Caches zu speichern und den Objektstatus anschließend zu lesen und wiederherzustellen.
  2. Netzwerkkommunikation: Bei der Netzwerkkommunikation müssen Objekte zwischen verschiedenen Computern übertragen werden. Durch Serialisierung kann ein Objekt in ein transportables Datenformat umgewandelt werden und die Daten können dann zwischen verschiedenen Endpunkten übertragen werden.
  3. Web-API: Bei Verwendung der Web-API für die Datenübertragung werden Objekte für den Datenaustausch zwischen Client und Server normalerweise in das JSON- oder XML-Format serialisiert.
  4. Verteiltes System: In einem verteilten System müssen Daten zwischen verschiedenen Knoten gemeinsam genutzt werden. Durch Serialisierung können Datenübertragung und Synchronisierung zwischen Knoten realisiert werden.
  5. Caching: Durch die Serialisierung können Objekte in einem Cache gespeichert werden, sodass sie bei Bedarf aus dem Cache abgerufen werden können, wodurch die Effizienz des Datenzugriffs verbessert wird.
  6. Nachrichtenwarteschlange: Serialisierung wird verwendet, um Nachrichten in einer Nachrichtenwarteschlange für die Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten oder Diensten weiterzuleiten.
  7. Remote-Aufrufe: Bei Remote-Prozeduraufrufen (RPC) wird die Serialisierung verwendet, um Methodenaufrufparameter und Rückgabewerte zwischen dem Client und dem Server zu übergeben.
  8. Plattformübergreifende Kompatibilität: Durch Serialisierung können Objekte in ein gemeinsames Datenformat für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Programmiersprachen und Plattformen konvertiert werden.
  9. Persistente Konfiguration: Durch die Serialisierung können Anwendungskonfigurationsinformationen strukturiert gespeichert und beim Start geladen werden.
  10. Testen und Debuggen: Während des Testens und Debuggens kann die Serialisierung verwendet werden, um den Objektstatus zur späteren Analyse in einer Datei zu speichern.

Neun, deserialisierte Ausnahmebehandlung und Fehlerbehandlung

Bei der Deserialisierung können verschiedene Ausnahmen und Fehlerbedingungen auftreten, die eine ordnungsgemäße Ausnahmebehandlung und Fehlerbehandlung erfordern. Hier sind einige häufige Ausnahmen und Fehler bei der Deserialisierung und wie man damit umgeht:

  1. Ausnahme bei Formatkonflikt: Wenn das Format der deserialisierten Daten nicht mit dem erwarteten Format übereinstimmt, wird eine Formatausnahme ausgelöst (z. B. fehlerhafte JSON-Daten). Wenn eine Ausnahme abgefangen wird, kann ein Fehlerprotokoll ausgegeben und eine benutzerfreundliche Fehlermeldung bereitgestellt werden, um das Problem besser zu verstehen.
  2. Ausnahme bei Versionskonflikt: Eine Ausnahme bei Versionskonflikt wird ausgelöst, wenn die Version des serialisierten Objekts nicht mit der Version bei der Deserialisierung übereinstimmt. Mithilfe von Versionskontrollmechanismen können verschiedene Versionen von Objektdaten verwaltet und verarbeitet werden.
  3. Ausnahme für Typkonflikt: Wenn die Typen der Serialisierung und Deserialisierung nicht übereinstimmen, wird eine Ausnahme für Typkonflikt ausgelöst. Stellen Sie sicher, dass die Datentypen der Serialisierung und Deserialisierung konsistent sind, oder verwenden Sie zur Handhabung eine obligatorische Typkonvertierung.
  4. Datenintegritätsausnahme: Die deserialisierten Daten sind möglicherweise beschädigt oder unvollständig, was dazu führt, dass die Deserialisierung fehlschlägt. Sie können Dinge wie Prüfsummen oder Signaturen verwenden, um die Datenintegrität sicherzustellen, oder Ausnahmebehandlung verwenden, um beschädigte Daten zu behandeln.
  5. Ausnahme: Datei existiert nicht: Beim Deserialisieren aus einer Datei ist die Datei möglicherweise nicht vorhanden. In dieser Situation können Sie prüfen, ob die Datei vorhanden ist, bevor Sie sie deserialisieren.
  6. Deserialisierungsausnahme: Während des Deserialisierungsprozesses können Probleme mit der Datenkonsistenz und -struktur auftreten, z. B. Feldverlust, Fehler bei der Datentypkonvertierung usw. Wenn eine Ausnahme abgefangen wird, können detaillierte Fehlerinformationen zur Fehlerbehebung ausgegeben werden.
  7. Ausnahme unbekannter Typ: Wenn während des Deserialisierungsprozesses ein unbekannter Typ auftritt, wird eine Ausnahme unbekannter Typ ausgelöst. Der unbekannte Typfall kann mithilfe von Reflektion oder benutzerdefinierter Analyselogik behandelt werden.
  8. Datensicherheit: Deserialisierung kann zur Ausführung bösartiger Daten führen. Stellen Sie daher sicher, dass Sie strenge Datenvalidierungen und Sicherheitsprüfungen durchführen, bevor Sie Daten aus einer nicht vertrauenswürdigen Quelle deserialisieren.

10. Best Practices für Serialisierung und Deserialisierung

Serialisierung und Deserialisierung sind sehr wichtige Vorgänge bei der Datenspeicherung, -übertragung und -persistenz. Hier sind einige Best Practices für Serialisierung und Deserialisierung:

  1. Versionierung: Erwägen Sie beim Serialisieren von Objekten die Verwendung eines Versionierungsmechanismus, um zukünftige Änderungen und Aktualisierungen des Datenformats zu ermöglichen.
  2. Datenintegrität: Verwenden Sie Methoden wie Prüfsummen, Signaturen oder Hashes, um die Integrität serialisierter Daten sicherzustellen und zu verhindern, dass Daten während der Übertragung manipuliert werden.
  3. Ausnahmebehandlung: Beim Deserialisieren erfolgt immer eine Ausnahmebehandlung. Stellen Sie für verschiedene abnormale Situationen entsprechende Fehlermeldungen bereit und zeichnen Sie Protokolle für die spätere Fehlerbehebung und Reparatur auf.
  4. Typsicherheit: Versuchen Sie, stark typisierte Objekte für die Serialisierung und Deserialisierung zu verwenden, um Typkonfliktprobleme während der Deserialisierung zu vermeiden.
  5. Daten minimieren: Serialisieren Sie beim Serialisieren nur die erforderlichen Daten und vermeiden Sie die Serialisierung zu vieler redundanter Daten, um die Leistung zu verbessern und den Speicherplatz zu reduzieren.
  6. Serialisierungsreihenfolge: Wenn eine benutzerdefinierte Serialisierung oder Deserialisierung erforderlich ist, stellen Sie sicher, dass die serialisierten und deserialisierten Felder in derselben Reihenfolge sind, um Datenfehler zu vermeiden.
  7. Datensicherheit: Verhindern Sie die Deserialisierung von Daten aus nicht vertrauenswürdigen Quellen und führen Sie eine strenge Validierung und Inspektion der deserialisierten Daten durch, um das Einschleusen von Schadcode oder Datenlecks zu verhindern.
  8. Vermeiden Sie Zirkelverweise: Wenn es Zirkelverweise zwischen Objekten gibt, sollten Sie die Verwendung von Ignorier- oder Referenzalternativen in Betracht ziehen, um eine unendliche Rekursion beim Serialisieren und Deserialisieren zu vermeiden.
  9. Leistungsoptimierung: Erwägen Sie bei großen Datenmengen oder häufigen Serialisierungsvorgängen die Verwendung von Komprimierungsalgorithmen oder anderen Strategien zur Leistungsoptimierung, um die Effizienz zu verbessern.
  10. Plattformkompatibilität: Stellen Sie beim Serialisieren und Deserialisieren zwischen verschiedenen Plattformen und verschiedenen Sprachen sicher, dass die Datenformate und Codierungsmethoden kompatibel sind.
  11. Testen und Verifizieren: Führen Sie einen umfassenden Test zur Serialisierung und Deserialisierung in der tatsächlichen Umgebung durch, um die Richtigkeit und Stabilität der Daten sicherzustellen.

11. Typübereinstimmungsprobleme im Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess

Der Typabgleich ist ein wichtiges Thema bei der Serialisierung und Deserialisierung, insbesondere wenn verschiedene Versionen der Anwendung beteiligt sind oder Serialisierung und Deserialisierung in unterschiedlichen Umgebungen durchgeführt werden. Hier sind einige Probleme und Problemumgehungen für den Typvergleich:

  1. Versionskompatibilität: Wenn sich die Struktur eines Objekts zwischen verschiedenen Versionen der Anwendung ändert, schlägt die Deserialisierung möglicherweise fehl. Sie können steuern, welche Felder serialisiert werden, indem Sie DataContractdie Attribute und verwenden , und das Hinzufügen und Entfernen von Feldern verwalten, indem Sie Standardwerte festlegen und verwenden.DataMemberOptionalFieldAttribute
  2. Datenkonvertierung: Bei der Serialisierung und Deserialisierung ist auch die Kompatibilität der Datentypen ein Problem. Beispielsweise können Ganzzahl- und Gleitkommatypen auf verschiedenen Plattformen unterschiedliche Größen und Genauigkeiten haben. Dieses Problem kann durch eine explizite Typkonvertierung zwischen Objekten gelöst werden.
  3. Benutzerdefinierte Serialisierung: Für komplexe Objekte sind möglicherweise benutzerdefinierte Serialisierungs- und Deserialisierungsprozesse erforderlich. Dies kann ISerializabledurch die Implementierung der Schnittstelle erreicht werden, um die volle Kontrolle über den Serialisierungs- und Deserialisierungsprozess zu haben.
  4. Stark typisierte Deserialisierung: Erzwingen Sie beim Deserialisieren die Verwendung des gewünschten Typs für die Deserialisierung, um Typkonflikte zu vermeiden. Dies kann typeofdurch den Einsatz des Operators erreicht werden.
  5. Formatspezifische Serialisierung: Für bestimmte Serialisierungsformate wie XML und JSON können Typinformationen mithilfe von Attributen oder Konfigurationsdateien angegeben werden, um eine korrekte Typübereinstimmung sicherzustellen.
  6. Datenüberprüfung und -verifizierung: Nach der Deserialisierung sollte eine Datenüberprüfung und -überprüfung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die deserialisierten Daten gültig und korrekt sind.

Bei der Serialisierung und Deserialisierung ist die Typübereinstimmung ein Thema, das besondere Aufmerksamkeit erfordert. Um Typkonflikte und Datenbeschädigungen zu vermeiden, sollten geeignete Serialisierungsmethoden und -techniken verwendet und zwischen verschiedenen Versionen der Anwendung ausreichend getestet und validiert werden.

12. Fallanalyse: Serialisierung und Deserialisierung in praktischen Anwendungen

Wenn es um Serialisierung und Deserialisierung in praktischen Anwendungen geht, ist die Datenübertragung in der Netzwerkkommunikation ein häufiges Szenario. In einer Anwendung mit Client-Server-Architektur muss der Client beispielsweise eine Anfrage an den Server senden und vom Server zurückgegebene Daten empfangen. Dabei spielen Serialisierung und Deserialisierung eine Schlüsselrolle.
Angenommen, es gibt eine Online-Shop-Anwendung, der Client muss Produktinformationen vom Server anfordern, und der Server serialisiert die Produktinformationen und sendet sie an den Client. Deserialisieren Sie auf der Clientseite die Daten nach dem Empfang, um detaillierte Informationen zum Produkt zu erhalten.

// 服务器端
public class Product
{
    
    
    public int ProductId {
    
     get; set; }
    public string Name {
    
     get; set; }
    public decimal Price {
    
     get; set; }
}

// 在服务器端进行序列化
Product product = new Product {
    
     ProductId = 1, Name = "Example Product", Price = 29.99 };
using (FileStream fs = new FileStream("productdata.dat", FileMode.Create))
{
    
    
    BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
    formatter.Serialize(fs, product);
}

// 客户端
// 在客户端进行反序列化
using (FileStream fs = new FileStream("productdata.dat", FileMode.Open))
{
    
    
    BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
    Product receivedProduct = (Product)formatter.Deserialize(fs);
    Console.WriteLine($"Product ID: {
      
      receivedProduct.ProductId}");
    Console.WriteLine($"Product Name: {
      
      receivedProduct.Name}");
    Console.WriteLine($"Product Price: {
      
      receivedProduct.Price}");
}

In diesem Fall serialisiert der Server das Produktobjekt in Binärdaten und sendet es über das Netzwerk an den Client. Nachdem der Client die Daten empfangen hat, deserialisiert er sie, stellt sie in einem Produktobjekt wieder her und extrahiert die detaillierten Informationen des Produkts zur Anzeige.

13. Zusammenfassung

Serialisierung und Deserialisierung sind wichtige Konzepte in der objektorientierten Programmierung, die dazu dienen, Objekte in ein transportables oder Speicherformat umzuwandeln und serialisierte Daten wieder in Objekte umzuwandeln. Dieser Mechanismus hat ein breites Anwendungsspektrum in der Datenübertragung, der dauerhaften Speicherung und dem Konfigurationsmanagement.
Durch die Serialisierung können wir Daten zwischen verschiedenen Anwendungen, Plattformen und Umgebungen übertragen und teilen. Es bietet eine bequeme Möglichkeit, komplexe Objektstrukturen zur Übertragung und Speicherung in Formate wie Binär, XML oder JSON zu konvertieren. Der Vorteil der Serialisierung besteht darin, dass sie komplexe Datenstrukturen verarbeiten und die Datenkonsistenz zwischen verschiedenen Systemen gewährleisten kann.
Allerdings erfordert die Verwendung der Serialisierung die Beachtung einiger Aspekte, wie z. B. Versionierung, Sicherheit und Leistung. Um sicherzustellen, dass serialisierte Daten zwischen verschiedenen Versionen korrekt analysiert werden können, können wir einen Versionskontrollmechanismus und entsprechende Attribute verwenden. Vermeiden Sie außerdem aus Sicherheitsgründen die Serialisierung vertraulicher Informationen und ergreifen Sie Maßnahmen, um Sicherheitsrisiken vorzubeugen.
In Bezug auf die Leistung kann es optimiert werden, indem ein geeignetes Serialisierungsformat ausgewählt, die Serialisierung großer Objekte vermieden und der durch die Serialisierung verursachte Overhead berücksichtigt wird. Gleichzeitig können das Verständnis des internen Mechanismus der Serialisierung und die Verwendung bewährter Methoden die Leistung und Effizienz von Serialisierungsvorgängen effektiv verbessern.
Serialisierung und Deserialisierung sind ein integraler Bestandteil der modernen Programmierung, die uns dabei helfen kann, Daten in verschiedenen Umgebungen effizient zu übertragen und zu speichern sowie die Interoperabilität und Wartbarkeit des Systems zu verbessern. Wenn Sie die Prinzipien, Anwendungsszenarien und Vorsichtsmaßnahmen der Serialisierung verstehen, können Sie effizienten, sicheren und zuverlässigen Code schreiben.

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