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.Net中的序列化和反序列化詳解

序列化和反序列化相信大家都經常聽到，也都會用，然而有些人可能不知道：.net為什么要有這個東西以及.net Frameword如何為我們實現這樣的機制，在這里我也是簡單談談我對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對象轉換成一個字節流的過程，這樣就可以輕松保存在磁盤文件或數據庫中。反序列化是序列化的逆過程，就是將一個字節流轉換回原來的對象的過程。

然而為什么需要序列化和反序列化這樣的機制呢？這個問題也就涉及到序列化和反序列化的用途了，

對于序列化的主要用途有：

1）、將應用程序的狀態保存在一個磁盤文件或數據庫中，并在應用程序下次運行時恢復狀態。例如, Asp.net 中利用序列化和反2）、序列化來保存和恢復會話狀態。
3）、一組對象可以輕松復制到Windows 窗體的剪貼板中，再粘貼回同一個或者另一個應用程序。
將對象按值從一個應用程序域中發送到另一個程序域
并且如果把對象序列化成內存中的字節流，就可以利用一些其他的技術來處理數據，例如，對數據進行加密和壓縮等。

二、序列化和反序列簡單使用
.Net Framework 提供二種序列化方式：

1）、二進制序列化
2）、XML 和SOAP序列化
序列化和反序列化的簡單使用：

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();

   // 構造二進制序列化格式器
   BinaryFormatter binaryFormatter = new BinaryFormatter();
   // 告訴序列化器將對象序列化到一個流中
   binaryFormatter.Serialize(stream, person);

   return stream;

  }

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

主要是調用System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary命名空間下的BinnaryFormatter類來進行序列化和反序列化，調用反序列化后的結果截圖：

從中可以看出除了標記NonSerialized的其他成員都能序列化,注意這個屬性只能應用于一個類型中的字段，而且會被派生類型繼承。

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，這里我就不列出來了。

三、控制序列化和反序列化
　　有兩種方式來實現控制序列化和反序列化：

通過OnSerializing, OnSerialized,OnDeserializing, OnDeserialized,NonSerialized和OptionalField等屬性
實現System.Runtime.Serialization.ISerializable接口
第一種方式實現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();
      // 將對象序列化到內存流中，這里可以使用System.IO.Stream抽象類中派生的任何類型的一個對象， 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();

    }
  }
}

運行結果為：

注意：如果注釋掉 OnDeserialized屬性的話，area字段的值就是0了，因為area字段沒有被序列化到流中。

在上面需要序列化的對象中，格式化器只會序列化對象的radius字段的值。area字段中的值不會序列化，因為該字段已經應用了NonSerializedAttribute屬性，然后我們用Circle c=new Circle(10)這樣代碼構建一個Circle對象時，在內部，area會設置一個約為314.159這樣的值，這個對象序列化時，只有radius的字段的值（10）寫入流中，但當反序列化成一個Circle對象時，它的area字段的值會初始化為0，而不是約314.159的一個值。為了解決這樣的問題，所以自定義一個方法應用OnDeserializedAttribute屬性。此時的執行過程為：每次反序列化類型的一個實例，格式化器都會檢查類型中是否定義了一個應用了該attribute的方法，如果是，就調用該方法，調用該方法時，所有可序列化的字段都會被正確設置。除了OnDeserializedAttribute這個定制attribute,system.Runtime.Serialization命名空間還定義了OnSerializingAttribute,OnSerializedAttribute和OnDeserializingAttribute這些定制屬性。

實現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();
      // 將對象序列化到內存流中，這里可以使用System.IO.Stream抽象類中派生的任何類型的一個對象， 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();
    }
  }
}

結果為：

此時的執行過程為：當格式化器序列化對象時，會檢查每個對象，如果發現一個對象的類型實現了ISerializable接口，格式化器會忽視所有定制屬性，改為構造一個新的System.Runtime.Serialization.SerializationInfo對象，這個對象包含了要實際為對象序列化的值的集合。構造好并初始化好SerializationInfo對象后，格式化器調用類型的GetObjectData方法，并向它傳遞對SerializationInfo對象的引用，GetObjectData方法負責決定需要哪些信息來序列化對象，并將這些信息添加到SerializationInfo對象中，通過調用AddValue方法來添加需要的每個數據，添加好所有必要的序列化信息后，會返回至格式化器，然后格式化器獲取已經添加到SerializationInfo對象中的所有值，并將它們都序列化到流中，當反序列化時，格式化器從流中提取一個對象時，會為新對象分配內存，最初，這個對象的所有字段都設為0或null,然后，格式化器檢查類型是否實現了ISerializable接口，如果存在這個接口，格式化器就嘗試調用一個特殊構造器，它的參數和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應用了 SerializableAttribute 屬性的對象。

1、格式化器調用FormatterServices的GetSerializableMembers方法：public static MemberInfo[] GetSerializableMembers(Type type,StreamingContext context);這個方法利用發射獲取類型的public和private實現字段（標記了NonSerializedAttributee屬性的字段除外）。方法返回由MemberInfo對象構成的一個數組，其中每個元素對應于一個可序列化的實例字段。
2、對象被序列化，System.Reflection.MemberInfo對象數組傳給FormatterServices的靜態方法GetObjectData: public static object[] GetObjectData(Object obj,MemberInfo[] members); 這個方法返回一個Object數組，其中每個元素都標識了被序列化的那個對象中的一個字段的值。
3、格式化器將程序集標識和類型的完整名稱寫入流中。
4、格式化器然后遍歷兩個數組中的元素，將每個成員的名稱和值寫入流中。
接下來是解釋格式化器如何自動反序列化一個應用了 SerializableAttribute屬性的對象。

1、格式化器從流中讀取程序集標識和完整類型名稱。
2、格式化器調用FormatterServices的靜態方法GetUninitializedObject: public static Object GetUninitializedObject(Type ttype);這個方法為一個新對象分配內存，但不為對象調用構造器。然而，對象的所有字段都被初始化為0或null.
3格式化器現在構造并初始化一個MemberInfo數組，調用FormatterServices的GetSerializableMembers方法，這個方法返回序列化好、現在需要反序列化的一組字段。
4、格式化器根據流中包含的數據創建并初始化一個Object數組。
5、將對新分配的對象、MemberInfo數組以及并行Object數組的引用傳給FormatterServices的靜態方法PopulateObjectMembers:
public static Object PopulateObjectMembers(Object obj,MemberInfo[] members,Object[] data);這個方法遍歷數組，將每個字段初始化成對應的值。

注：格式化如何序列化和反序列對象部分摘自CLR via C#(第三版)，寫在這里可以讓初學者進一步理解格式化器在序列化和反序列化過程中所做的工作。

寫到這里這篇關于序列化和反序列的文章終于結束了，希望對朋友有幫助。

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