WCF初探-24：WCF序列化和反序列化

前言

WCF包含很多封装的内部机制，这些是我们在编写程序时不会经常看到的。比如上一篇讲解的Message。这一篇我将讲解WCF的另一种内部机制，WCF的序列化和反序列化。通常我们在编写WCF服务程序的时候，我们并没有手动对WCF的数据传递做序列化和反序列化的操作，这是因为WCF默认通过序列化引擎DataContractSerializer帮我们做了这些操作，使得开发人员只需关注数据对象定义本身（比如数据协定、消息协定），而不必关注数据对象的在WCF传输时的序列化机制。
DataContractSerializer 可在 .NET Framework 对象和 XML 之间进行双向转换。在对 .NET Framework 对象进行序列化时，序列化程序了解各种序列化编程模型，包括新的数据协定模型。此序列化程序支持下列类型：

基元类型（如：整数、字符串和字节数组）以及某些特殊类型（如 XmlElement 和 DateTime），这些特殊类型也被视为基元类型。
数据协定类型（用 DataContractAttribute 属性标记的类型）。
用 SerializableAttribute 属性标记的类型，包括实现 ISerializable 接口的类型。
实现 IXmlSerializable 接口的类型。
许多常见集合类型，包括许多泛型集合类型。

使用DataContractSerializer序列化和反序列化

对对象进行序列化最基本的方法是将其传递到 WriteObject 方法。该方法有三个重载，每个重载分别用于写入到 Stream、XmlWriter 或 XmlDictionaryWriter。使用 Stream 重载时，输出是采用 UTF-8 编码的 XML。使用 XmlDictionaryWriter 重载时，序列化程序会针对二进制 XML 优化其输出。参考代码如下：

　　 User user = new User { ID = 1, Name = "JACK", Age = 20, Nationality = "CHINA" };
    FileStream writer = new FileStream(fileName, FileMode.Create);
    DataContractSerializer ser =new DataContractSerializer(typeof(User));
    ser.WriteObject(writer, user);
    writer.Close();

对对象进行反序列化的最基本的方式是调用 ReadObject 方法重载之一。该方法有三个重载，每个重载分别用于读取 XmlDictionaryReader、XmlReader 或 Stream。请注意，Stream 重载将创建不受任何配额保护的文本 XmlDictionaryReader，此重载仅应用于读取受信任的数据。还请注意，必须将 ReadObject 方法返回的对象强制转换为适当的类型。参考代码如下：

    FileStream fs = new FileStream(fileName,FileMode.Open);
    XmlDictionaryReader reader =XmlDictionaryReader.CreateTextReader(fs, new XmlDictionaryReaderQuotas());
    DataContractSerializer ser = new DataContractSerializer(typeof(User));
    User deserializedUser =(User)ser.ReadObject(reader, true);

使用DataContractSerializer序列化和反序列化示例如下：

创建一个名称为WcfDataContractSerializer的解决方案，添加一个名称为WcfDataContractSerializer的控制台引用程序。修改Program.cs代码如下：

using System;
using System.Runtime.Serialization;
using System.IO;
using System.Xml;

namespace WcfDataContractSerializer
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                WriteObject("DataContractSerializerExample.xml");
                ReadObject("DataContractSerializerExample.xml");

            }

            catch (SerializationException serExc)
            {
                Console.WriteLine("序列化失败");
                Console.WriteLine(serExc.Message);
            }
            catch (Exception exc)
            {
                Console.WriteLine(
                "序列化操作失败: {0} StackTrace: {1}",
                exc.Message, exc.StackTrace);
            }

            finally
            {
                Console.WriteLine("按 <Enter> 键退出....");
                Console.ReadLine();
            }
        }

        public static void WriteObject(string fileName)
        {
            Console.WriteLine("创建User对象并序列化它");
            User user = new User { ID = 1, Name = "JACK", Age = 20, Nationality = "CHINA" };
            FileStream writer = new FileStream(fileName, FileMode.Create);
            DataContractSerializer ser =new DataContractSerializer(typeof(User));
            ser.WriteObject(writer, user);
            writer.Close();
            Console.WriteLine("序列化User对象成功，请到程序Bin目录下查看DataContractSerializerExample.xml文件");
        }

        public static void ReadObject(string fileName)
        {
            Console.WriteLine("反序列化实例对象");
            FileStream fs = new FileStream(fileName,FileMode.Open);
            XmlDictionaryReader reader =XmlDictionaryReader.CreateTextReader(fs, new XmlDictionaryReaderQuotas());
            DataContractSerializer ser = new DataContractSerializer(typeof(User));
            User deserializedUser =(User)ser.ReadObject(reader, true);
            reader.Close();
            fs.Close();
            Console.WriteLine("{0,-10}{1,-10}{2,-10}{3,-10}", "ID", "Name", "Age", "Nationality");
            Console.WriteLine("{0,-10}{1,-10}{2,-10}{3,-10}",
                  deserializedUser.ID.ToString(),
                  deserializedUser.Name.ToString(),
                  deserializedUser.Age.ToString(),
                  deserializedUser.Nationality.ToString());
        }
    }

    [DataContract]
    public class User
    {
        [DataMember]
        public int ID { get; set; }
        [DataMember]
        public string Name { get; set; }
        [DataMember]
        public int Age { get; set; }
        [DataMember]
        public string Nationality { get; set; }
    }
}

运行程序结果如下：

　　打开程序Bin目录下的DataContractSerializerExample.xml，显示结果如下：

使用DataContractJsonSerializer序列化和反序列化

使用DataContractJsonSerializer可以将对象转化为Json格式，如果你习惯使用Json，那么可以使用该序列化引擎作为对象的传输时的序列化工具。该序列化引擎和DataContractSerializer一样，具有WriteObject和ReadObject方法，具体用法参照示例。
注意：该序列化引擎只会对WCF的消息正文进行Json序列化操作，也就是说总个消息还是基于SOAP的XML格式，只有Body部分变成了JSON字符串。

使用DataContractJsonSerializer序列化和反序列化示例

在先前的解决方案上添加名称为WcfDataContractJsonSerializer的控制台应用程序，修改Program.cs的代码如下：

using System;
using System.Runtime.Serialization;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization.Json;
using System.Text;

namespace WcfDataContractJsonSerializer
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                Console.WriteLine("创建User对象并序列化它");
                User user = new User { ID = 1, Name = "JACK", Age = 20, Nationality = "CHINA" };
                string jsonString = Serialize<User>(user);
                Console.WriteLine(jsonString);

                Console.WriteLine("反序列化实例对象");
                User deserializedUser = Deserialize<User>(jsonString);
                Console.WriteLine("{0,-10}{1,-10}{2,-10}{3,-10}", "ID", "Name", "Age", "Nationality");
                Console.WriteLine("{0,-10}{1,-10}{2,-10}{3,-10}",
                      deserializedUser.ID.ToString(),
                      deserializedUser.Name.ToString(),
                      deserializedUser.Age.ToString(),
                      deserializedUser.Nationality.ToString());
            }

            catch (SerializationException serExc)
            {
                Console.WriteLine("序列化失败");
                Console.WriteLine(serExc.Message);
            }
            catch (Exception exc)
            {
                Console.WriteLine(
                "序列化操作失败: {0} StackTrace: {1}",
                exc.Message, exc.StackTrace);
            }

            finally
            {
                Console.WriteLine("按 <Enter> 键退出....");
                Console.ReadLine();
            }
        }

        public static string Serialize<T>(T item)
        {
            if (item == null) return string.Empty;
            var serializer = new DataContractJsonSerializer(item.GetType());
            using (var ms = new MemoryStream())
            {
                serializer.WriteObject(ms, item);
                var sb = new StringBuilder();
                sb.Append(Encoding.UTF8.GetString(ms.ToArray()));
                return sb.ToString();
            }
        }

        public static T Deserialize<T>(string jsonString)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(jsonString)) return default(T);
            var ser = new DataContractJsonSerializer(typeof(T));
            using (var ms = new MemoryStream(Encoding.UTF8.GetBytes(jsonString)))
            {
                T jsonObject = (T)ser.ReadObject(ms);
                return jsonObject;
            }
        }
    }

    [DataContract]
    public class User
    {
        [DataMember]
        public int ID { get; set; }
        [DataMember]
        public string Name { get; set; }
        [DataMember]
        public int Age { get; set; }
        [DataMember]
        public string Nationality { get; set; }
    }
}

运行结果如下：

序列化格式大小对比

序列化格式的三种类型：XML文本类型、Json文本类型、二进制类型。接下来，我们通过一个小示例来看看这三种类型序列化时的字节大小。因为我们知道在网络数据传输时，字节大小的传递显得尤为重要呢。
在先前的解决方案中添加名称为WcfSerializerCompare的控制台应用程序，修改Program.cs的代码如下：

using System;
using System.Runtime.Serialization;
using System.IO;
using System.Runtime.Serialization.Json;
using System.Xml;

namespace WcfSerializerCompare
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MemoryStream stream1 = new MemoryStream();
            MemoryStream stream2 = new MemoryStream();
            MemoryStream stream3 = new MemoryStream();
            User user = new User { ID = 1, Name = "JACK", Age = 20, Nationality = "CHINA" };

            DataContractSerializer xmlSerializer = new DataContractSerializer(typeof(User));
            xmlSerializer.WriteObject(stream1, user);

            DataContractJsonSerializer jsonSerializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(User));
            jsonSerializer.WriteObject(stream2, user);

            DataContractSerializer binarySerializer = new DataContractSerializer(typeof(User));
            XmlDictionaryWriter write = XmlDictionaryWriter.CreateBinaryWriter(stream3);
            binarySerializer.WriteObject(write, user);
            write.Flush();
     
            Console.WriteLine("XML文本字节数大小为：{0}bytes", stream1.Length);
            Console.WriteLine("JSON文本字节数大小为：{0}bytes", stream2.Length);
            Console.WriteLine("二进制字节数大小为：{0}bytes", stream3.Length);

            Console.Read();

        }
    }

    [DataContract]
    public class User
    {
        [DataMember]
        public int ID { get; set; }
        [DataMember]
        public string Name { get; set; }
        [DataMember]
        public int Age { get; set; }
        [DataMember]
        public string Nationality { get; set; }
    }
}

运行结果如下：

　　从上面的示例可以看出，采用Json文本传输的格式为最小，只有53个字节数。

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