.NET Core3发布Json API

我们给DNC3（.NET Core 3）上了一个新包，叫做System.Text.Json(点我下载)，支持读写器，DOM（文档对象模型），和序列化，在这篇博文里，我会告诉大家为什么要做这个，这个包怎样工作，你们可以怎么去用它。

也可以看视频：

https://sec.ch9.ms/ch9/f427/704ea54a-dsec.ch9.ms

获取新Json库

面向DNC开发：安装DNC3的最新预览版，可获得新json库还有ASP.DNC的集成。
面向.NET Standard或DNF开发：安装这个包(确定nuget允许预览版，版本需要4.6.0-preview6.19303.8或更高)，没有ASP.DNC的集成。

JSON在DNC3中的前景

Json已经成为了所有现代.NET应用的重要部分，在许多情况下超过了XML的使用数量，但是.NET还没有一个很好的内建JSON处理方案，在此之前我们一直依靠Json.NET，来为.NET生态服务。

现在我们决定建立一个新的Json库：

高性能的JSON API。我们需要一批新的Json api，用Span<T>达成高性能，直接处理UTF-8编码而不用转码成UTF-16的字串。两方面对ASP.DNC都很重要，因为吞吐量非常关键。我们考虑过把代码提交给Json.NET，但是既要达成我们所要的性能，又不破坏Json.NET的客户使用体验几乎是不可能的。用了System.Text.Json，视方案不同可以得到1.3-5倍的性能加速（下面有更多细节），相信还能压榨出更多性能。
从ASP.DNC中移除Json.NET的依赖。现在ASP.DNC依赖Json.NET，这样ASP.DNC和Json.NET的耦合不仅高，还使得Json.NET的版本被平台所限制。但是Json.NET经常更新，应用开发者经常想要——或者必须使用特定的版本，因此我们打算从ASP.DNC3移除Json.NET的依赖，这样客户便可以选择适用版本，不需要担心意外崩掉后台。
为Json.NET提供了一个ASP.DNC的集成包。Json.NET基本变成了.NET处理json的瑞士军刀。这玩意提供了很多选项和工具，允许客户便利地处理json需求，我们不想让客户体验打折（原文compromise直译折中），举个蛎子，调用AddJsonOptions扩展方法即可在ASP.DNC中配置Json序列化。因此，我们准备对ASP.DNC提供一个Json.NET集成包，开发者可以选择安装，这样他们就可以在新版本中继续使用Json.NET的好处。我们还需要确保有合适的扩展点，这样其他组织也可以为他们的Json库提供类似的集成包。

要查看更多细节和这一举措跟Json.NET的关系，可以查看我们在去年10月做的讨论。

直接使用System.Text.Json

所有的示例都导入了这两个包：

using System.Text.Json;
using System.Text.Json.Serialization;

使用序列化

System.Text.Json序列化器可以异步读写Json，为UTF-8编码优化过，使其完美地适应REST API和后台应用。

class WeatherForecast
{public DateTimeOffset Date { get; set; }public int TemperatureC { get; set; }public string Summary { get; set; }
}string Serialize(WeatherForecast value)
{return JsonSerializer.ToString<WeatherForecast>(value);
}

默认情况下，我们提供缩小的Json，如果你想提供些人类可读的东西，可以向序列化器传入一个JsonSerializerOptions实例，还能配置其他设置，例如处理评论，尾随逗号和命名策略。

string SerializePrettyPrint(WeatherForecast value)
{var options = new JsonSerializerOptions{WriteIndented = true};return JsonSerializer.ToString<WeatherForecast>(value, options);
}

反序列化与此类似：

// {
//      "Date": "2013-01-20T00:00:00Z",
//      "TemperatureC": 42,
//      "Summary": "Typical summer in Seattle. Not.",
// }
WeatherForecast Deserialize(string json)
{var options = new JsonSerializerOptions{AllowTrailingCommas = true};return JsonSerializer.Parse<WeatherForecast>(json, options);
}

还支持异步序列化和反序列化：

async Task SerializeAsync(WeatherForecast value, Stream stream)
{await JsonSerializer.WriteAsync<WeatherForecast>(value, stream);
}

你也可以用自定义特性（虽然我更喜欢叫注解）来控制序列化行为，例如忽视Json中的属性并指定属性名：

class WeatherForecast
{public DateTimeOffset Date { get; set; }// Always in Celsius.[JsonPropertyName("temp")]public int TemperatureC { get; set; }public string Summary { get; set; }// Don't serialize this property.[JsonIgnore]public bool IsHot => TemperatureC >= 30;
}

目下还不支持F#的特殊行为（例如discriminated unions（可区分联合）和record types（记录类型）），以后会加。

使用DOM

有时候你不想反序列化json负载，但是还想将其内容结构化，比方说我们有个温度集合，打算平均一下星期一的温度：

[{"date": "2013-01-07T00:00:00Z","temp": 23,},{"date": "2013-01-08T00:00:00Z","temp": 28,},{"date": "2013-01-14T00:00:00Z","temp": 8,},
]

JsonDocument类允许你便捷地访问每个属性和对应值。

double ComputeAverageTemperatures(string json)
{var options = new JsonReaderOptions{AllowTrailingCommas = true //允许尾随逗号};using (JsonDocument document = JsonDocument.Parse(json, options)){int sumOfAllTemperatures = 0;int count = 0;foreach (JsonElement element in document.RootElement.EnumerateArray()){DateTimeOffset date = element.GetProperty("date").GetDateTimeOffset();if (date.DayOfWeek == DayOfWeek.Monday){int temp = element.GetProperty("temp").GetInt32();sumOfAllTemperatures += temp;count++;}}var averageTemp = (double)sumOfAllTemperatures / count;return averageTemp;}
}

使用写入器

直接可以使用：

var options = new JsonWriterOptions
{Indented = true
};using (var stream = new MemoryStream())
{using (var writer = new Utf8JsonWriter(stream, options)){writer.WriteStartObject();writer.WriteString("date", DateTimeOffset.UtcNow);writer.WriteNumber("temp", 42);writer.WriteEndObject();}string json = Encoding.UTF8.GetString(stream.ToArray());Console.WriteLine(json);
}

读取器需要切换下令牌类型:

byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(json);
Utf8JsonReader reader = new Utf8JsonReader(data, isFinalBlock: true, state: default);while (reader.Read())
{Console.Write(reader.TokenType);switch (reader.TokenType){case JsonTokenType.PropertyName:case JsonTokenType.String:{string text = reader.GetString();Console.Write(" ");Console.Write(text);break;}case JsonTokenType.Number:{int value = reader.GetInt32();Console.Write(" ");Console.Write(value);break;}// Other token types elided for brevity}Console.WriteLine();
}

和ASP.DNC的集成

接受或返回对象负载时，ASP.DNC中的大部分Json使用都靠自动序列化，换句话说你的绝大多数应用代码不知道ASP.DNC用的是哪个Json库，这样切换很容易。

在这可以看到在MVC和SignalR中如何启用新Json库。

和ASP.DNC MVC的集成

在pre5版本中，ASP.DNC MVC添加了System.Text.Json读写json的支持，从pre6开始，新的json库将成为序列化和反序列化json的默认选项。

用MvcOptions就可以使用序列化器:

services.AddControllers().AddJsonOptions(options => options.JsonSerializerOptions.WriteIndented = true);

如果你想换回去用Newtonsoft.json，需要：

1.从nuget上安装它；

2.在ConfigureServices() 添加 AddNewtonsoftJson() 调用：

 public void ConfigureServices(IServiceCollection services){...services.AddControllers().AddNewtonsoftJson()...}

已知问题

System.Text.Json对OpenAPI / Swagger的支持还在开展，不太可能作为DNC3正式版的一部分发布。

和SignalR的集成

从DNC3Pre5开始，System.Text.Json是SignalR客户端和服务器的默认核心协议了。如果你想换回Newtonsoft.Json，那么客户端和服务端都可以这么做：

安装Microsoft.AspNetCore.SignalR.Protocols.NewtonsoftJson包.
在客户端，向HubConnectionBuilder添加AddNewtonsoftJsonProtocol()调用：

new HubConnectionBuilder().WithUrl("/chatHub").AddNewtonsoftJsonProtocol()
.Build();

3.在服务端，让AddSignalR()调用AddNewtonsoftJsonProtocol()；

services.AddSignalR().AddNewtonsoftJsonProtocol();

性能

既然性能推动我们改良特性，那么我们就需要说说新API带来的高性能。

记住这些测试是基于预览版的，正式版的数据很可能大不相同，我们仍然在修改会影响性能的默认行为（比如大小写敏感），注意这些都是微测试，你实际能得到的好处可能会大不一样，因此如果你很在意性能，确保你自己的检测能代表你的负载，如果你遇到希望我们进一步优化的方案，请提交bug。

对System.Text.Json和Json.NET进行微测试，生成如下结果：

场景	         速度        内存消耗
反序列化         2倍	    持平或更低
序列化           1.5倍	    持平或更低
文档 (只读)	 3-5倍      文件<1MB时几乎无分配
读取器	         2-3倍      几乎无分配 (在你测试之前)
写入器           1.3-1.6倍  几乎无分配

对ASP.DNC MVC的System.Text.Json进行测试：

我们写了个生成数据的ASP.DNC应用，从MVC控制器序列化和反序列化，然后康康负载大小和测量结果（RPS越高越好）：

对于最普遍的负载大小，MVC的System.Text.Json在输入和输出时以更小的内存占用达到了20%的吞吐量增加。