談?wù)劊?Net中的序列化和反序列化

序列化和反序列化相信大家都經(jīng)常聽(tīng)到，也都會(huì)用， 然而有些人可能不知道：.net為什么要有這個(gè)東西以及.net Frameword如何為我們實(shí)現(xiàn)這樣的機(jī)制， 在這里我也是簡(jiǎn)單談?wù)勎覍?duì)序列化和反序列化的一些理解。

一、什么序列化和反序列化

序列化通俗地講就是將一個(gè)對(duì)象轉(zhuǎn)換成一個(gè)字節(jié)流的過(guò)程，這樣就可以輕松保存在磁盤文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中。反序列化是序列化的逆過(guò)程，就是將一個(gè)字節(jié)流轉(zhuǎn)換回原來(lái)的對(duì)象的過(guò)程。

然而為什么需要序列化和反序列化這樣的機(jī)制呢？這個(gè)問(wèn)題也就涉及到序列化和反序列化的用途了，

對(duì)于序列化的主要用途有：

• 將應(yīng)用程序的狀態(tài)保存在一個(gè)磁盤文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在應(yīng)用程序下次運(yùn)行時(shí)恢復(fù)狀態(tài)。例如, Asp.net 中利用序列化和反序列化來(lái)保存和恢復(fù)會(huì)話狀態(tài)。
• 一組對(duì)象可以輕松復(fù)制到Windows 窗體的剪貼板中，再粘貼回同一個(gè)或者另一個(gè)應(yīng)用程序。
• 將對(duì)象按值從一個(gè)應(yīng)用程序域中發(fā)送到另一個(gè)程序域

并且如果把對(duì)象序列化成內(nèi)存中的字節(jié)流，就可以利用一些其他的技術(shù)來(lái)處理數(shù)據(jù)，例如，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和壓縮等。

二、序列化和反序列簡(jiǎn)單使用

.Net Framework 提供二種序列化方式：

• 二進(jìn)制序列化
• XML 和SOAP序列化

序列化和反序列化的簡(jiǎn)單使用：

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

namespace Serializable
{
    [Serializable]
    public class Person
    {
        public string personName;

        [NonSerialized]
        public string personHeight;

        private int personAge;
        public int PersonAge
        {
            get { return personAge; }
            set { personAge = value; }
        }

        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Person Name: "+personName);
            Console.WriteLine("Person Height: " +personHeight);
            Console.WriteLine("Person Age: "+ personAge);
        }
       
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person person = new Person();
            person.personName = "Jerry";
            person.personHeight = "175CM";
            person.PersonAge = 22;
            Stream stream = Serialize(person);

            //為了演示，都重置
            stream.Position = 0;
            person = null;

            person = Deserialize(stream);
            person.Write();
            Console.Read();
            
        }
        private static MemoryStream Serialize(Person person)
        {
            MemoryStream stream = new MemoryStream();

            // 構(gòu)造二進(jìn)制序列化格式器
            BinaryFormatter binaryFormatter = new BinaryFormatter();
            // 告訴序列化器將對(duì)象序列化到一個(gè)流中
            binaryFormatter.Serialize(stream, person);

            return stream;

        }

        private static Person Deserialize(Stream stream)
        {
            BinaryFormatter binaryFormatter = new BinaryFormatter();
            return (Person)binaryFormatter.Deserialize(stream);
        }
        
    }
}

主要是調(diào)用System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary命名空間下的BinnaryFormatter類來(lái)進(jìn)行序列化和反序列化，調(diào)用反序列化后的結(jié)果截圖：

從中可以看出除了標(biāo)記NonSerialized的其他成員都能序列化,注意這個(gè)屬性只能應(yīng)用于一個(gè)類型中的字段，而且會(huì)被派生類型繼承。

SOAP 和XML 的序列化和反序列化和上面類似，只需要改下格式化器就可以了， 這里我就不列出來(lái)了。

三、控制序列化和反序列化

　　有兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制序列化和反序列化：

• 通過(guò)OnSerializing, OnSerialized,OnDeserializing, OnDeserialized,NonSerialized和OptionalField等屬性
• 實(shí)現(xiàn)System.Runtime.Serialization.ISerializable接口

第一種方式實(shí)現(xiàn)控制序列化和反序列化代碼：

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

namespace ControlSerialization
{
    [Serializable]
    public class Circle
    {
        private double radius; //半徑
        [NonSerialized]
        public double area; //面積

        public Circle(double inputradiu)
        {
            radius = inputradiu;
            area = Math.PI * radius * radius;
        }

        [OnDeserialized]
        private void OnDeserialized(StreamingContext context)
        {
            area = Math.PI * radius * radius;
        }

        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Radius is: " + radius);
            Console.WriteLine("Area is: " + area);
        }
    }
    class Program
    {
        
        static void Main(string[] args)
        {
            Circle c = new Circle(10);
            MemoryStream stream =new MemoryStream();
            BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
            // 將對(duì)象序列化到內(nèi)存流中，這里可以使用System.IO.Stream抽象類中派生的任何類型的一個(gè)對(duì)象， 這里我使用了 MemoryStream類型。
            formatter.Serialize(stream,c);
            stream.Position = 0;
            c = null;
            c = (Circle)formatter.Deserialize(stream);
            c.Write();
            Console.Read();

        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果為：

注意：如果注釋掉 OnDeserialized屬性的話，area字段的值就是0了，因?yàn)閍rea字段沒(méi)有被序列化到流中。

在上面需要序列化的對(duì)象中，格式化器只會(huì)序列化對(duì)象的radius字段的值。area字段中的值不會(huì)序列化，因?yàn)樵撟侄我呀?jīng)應(yīng)用了NonSerializedAttribute屬性，然后我們用Circle c=new Circle(10)這樣代碼構(gòu)建一個(gè)Circle對(duì)象時(shí)，在內(nèi)部，area會(huì)設(shè)置一個(gè)約為314.159這樣的值，這個(gè)對(duì)象序列化時(shí)，只有radius的字段的值（10）寫入流中， 但當(dāng)反序列化成一個(gè)Circle對(duì)象時(shí)，它的area字段的值會(huì)初始化為0，而不是約314.159的一個(gè)值。為了解決這樣的問(wèn)題，所以自定義一個(gè)方法應(yīng)用OnDeserializedAttribute屬性。此時(shí)的執(zhí)行過(guò)程為：每次反序列化類型的一個(gè)實(shí)例，格式化器都會(huì)檢查類型中是否定義了 一個(gè)應(yīng)用了該attribute的方法，如果是，就調(diào)用該方法，調(diào)用該方法時(shí)，所有可序列化的字段都會(huì)被正確設(shè)置。除了OnDeserializedAttribute這個(gè)定制attribute,system.Runtime.Serialization命名空間還定義了OnSerializingAttribute,OnSerializedAttribute和OnDeserializingAttribute這些定制屬性。

實(shí)現(xiàn)ISerializable接口方式控制序列化和反序列化代碼：

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

namespace ControlSerilization2
{
    [Serializable]
    public class MyObject : ISerializable
    {
        public int n1;
        public intn2;

        [NonSerialized]
        public String str;

        public MyObject()
        {
        }

        protected MyObject(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        {
            n1 = info.GetInt32("i");
            n2 = info.GetInt32("j");
            str = info.GetString("k");
        }

        [SecurityPermissionAttribute(SecurityAction.Demand, SerializationFormatter = true)]
        public virtual void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        {
            info.AddValue("i", n1);
            info.AddValue("j", n2);
            info.AddValue("k", str);
        }

        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("n1 is: " + n1);
            Console.WriteLine("n2 is: " + n2);
            Console.WriteLine("str is: " + str);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyObject obj = new MyObject();
            obj.n1 = 2;
            obj.n2 = 3;
            obj.str = "Jeffy";
            MemoryStream stream = new MemoryStream();
            BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
            // 將對(duì)象序列化到內(nèi)存流中，這里可以使用System.IO.Stream抽象類中派生的任何類型的一個(gè)對(duì)象， 這里我使用了 MemoryStream類型。
            formatter.Serialize(stream, obj);
            stream.Position = 0; 
            obj = null;
            obj = (MyObject)formatter.Deserialize(stream);
            obj.Write();
            Console.Read();
        }
    }
}

結(jié)果為：

此時(shí)的執(zhí)行過(guò)程為：當(dāng)格式化器序列化對(duì)象時(shí)，會(huì)檢查每個(gè)對(duì)象，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象的類型實(shí)現(xiàn)了ISerializable接口，格式化器會(huì)忽視所有定制屬性，改為構(gòu)造一個(gè)新的System.Runtime.Serialization.SerializationInfo對(duì)象，這個(gè)對(duì)象包含了要實(shí)際為對(duì)象序列化的值的集合。構(gòu)造好并初始化好SerializationInfo對(duì)象后，格式化器調(diào)用類型的GetObjectData方法，并向它傳遞對(duì)SerializationInfo對(duì)象的引用，GetObjectData方法負(fù)責(zé)決定需要哪些信息來(lái)序列化對(duì)象，并將這些信息添加到SerializationInfo對(duì)象中，通過(guò)調(diào)用AddValue方法來(lái)添加需要的每個(gè)數(shù)據(jù)，添加好所有必要的序列化信息后，會(huì)返回至格式化器，然后格式化器獲取已經(jīng)添加到SerializationInfo對(duì)象中的所有值，并將它們都序列化到流中，當(dāng)反序列化時(shí)，格式化器從流中提取一個(gè)對(duì)象時(shí)，會(huì)為新對(duì)象分配內(nèi)存，最初，這個(gè)對(duì)象的所有字段都設(shè)為0或null,然后，格式化器檢查類型是否實(shí)現(xiàn)了ISerializable接口，如果存在這個(gè)接口， 格式化器就嘗試調(diào)用一個(gè)特殊構(gòu)造器，它的參數(shù)和GetObjectData方法的完全一致。

四、格式化器如何序列化和反序列化

從上面的分析中可以看出，進(jìn)行序列化和反序列化主要是格式化器在工作的，然而下面就是要講講格式化器是如何序列化一個(gè)應(yīng)用了 SerializableAttribute 屬性的對(duì)象。

1. 格式化器調(diào)用FormatterServices的GetSerializableMembers方法：public static MemberInfo[] GetSerializableMembers(Type type,StreamingContext context);這個(gè)方法利用發(fā)射獲取類型的public和private實(shí)現(xiàn)字段（標(biāo)記了NonSerializedAttributee屬性的字段除外）。方法返回由MemberInfo對(duì)象構(gòu)成的一個(gè)數(shù)組，其中每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)可序列化的實(shí)例字段。
2. 對(duì)象被序列化，System.Reflection.MemberInfo對(duì)象數(shù)組傳給FormatterServices的靜態(tài)方法GetObjectData: public static object[] GetObjectData(Object obj,MemberInfo[] members); 這個(gè)方法返回一個(gè)Object數(shù)組，其中每個(gè)元素都標(biāo)識(shí)了被序列化的那個(gè)對(duì)象中的一個(gè)字段的值。
3. 格式化器將程序集標(biāo)識(shí)和類型的完整名稱寫入流中。
4. 格式化器然后遍歷兩個(gè)數(shù)組中的元素，將每個(gè)成員的名稱和值寫入流中。

接下來(lái)是解釋格式化器如何自動(dòng)反序列化一個(gè)應(yīng)用了 SerializableAttribute屬性的對(duì)象。

1. 格式化器從流中讀取程序集標(biāo)識(shí)和完整類型名稱。
2. 格式化器調(diào)用FormatterServices的靜態(tài)方法GetUninitializedObject: public static Object GetUninitializedObject(Type ttype);這個(gè)方法為一個(gè)新對(duì)象分配內(nèi)存，但不為對(duì)象調(diào)用構(gòu)造器。然而，對(duì)象的所有字段都被初始化為0或null.
3. 格式化器現(xiàn)在構(gòu)造并初始化一個(gè)MemberInfo數(shù)組，調(diào)用FormatterServices的GetSerializableMembers方法，這個(gè)方法返回序列化好、現(xiàn)在需要反序列化的一組字段。
4. 格式化器根據(jù)流中包含的數(shù)據(jù)創(chuàng)建并初始化一個(gè)Object數(shù)組。
5. 將對(duì)新分配的對(duì)象、MemberInfo數(shù)組以及并行Object數(shù)組的引用傳給FormatterServices的靜態(tài)方法PopulateObjectMembers:

public static Object PopulateObjectMembers(Object obj,MemberInfo[] members,Object[] data);這個(gè)方法遍歷數(shù)組，將每個(gè)字段初始化成對(duì)應(yīng)的值。

注：格式化如何序列化和反序列對(duì)象部分摘自CLR via C#(第三版)，寫在這里可以讓初學(xué)者進(jìn)一步理解格式化器在序列化和反序列化過(guò)程中所做的工作。

寫到這里這篇關(guān)于序列化和反序列的文章終于結(jié)束了， 希望對(duì)自己以后復(fù)習(xí)和園子里的朋友有幫助。