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System.Text.Json 中的反射与源生成

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本文介绍反射与源生成之间的差异，因为它与 System.Text.Json 序列化相关。 它还提供有关如何针对方案选择最佳方法的指导。

元数据收集

若要对类型进行序列化或反序列化，JsonSerializer 需要关于如何访问该类型的成员的信息。 JsonSerializer 需要以下信息：

  • 如何访问属性 getter 和字段以进行序列化。
  • 如何访问构造函数、属性资源库和字段以进行序列化。
  • 有关用于自定义序列化或反序列化的特性的信息。
  • JsonSerializerOptions 中的运行时配置。

此信息被称为“元数据”。

反射

默认情况下，JsonSerializer 使用反射在运行时收集元数据。 每当 JsonSerializer 需要首次对类型进行序列化或反序列化时，它将收集并缓存此元数据。 元数据收集进程将耗费时间并占用内存。

源生成

作为替代方法，System.Text.Json 可以使用 C# 源生成功能来提高性能、降低专用内存使用量以及推动程序集修整，从而缩小应用大小。 此外，某些反射 API 不能用于本机 AOT 应用程序，因此必须为这些应用使用源生成。

源生成可用于两种模式：

  • 基于元数据的模式

    在编译过程中，System.Text.Json 收集序列化所需的信息，并生成用于填充所请求类型的 JSON 协定元数据的源代码文件。

  • 序列化优化（快速路径）模式

    自定义序列化输出的 JsonSerializer 功能（如命名策略和引用保留）会产生性能开销。 在序列化优化模式下，System.Text.Json 会生成直接使用 Utf8JsonWriter 的优化序列化代码。 这种优化代码或快速路径代码可提高序列化吞吐量。

    快速路径反序列化当前不可用。 有关详细信息，请参阅 dotnet/runtime 问题 55043。

System.Text.Json 的源生成需要 C# 9.0 或更高版本。

功能比较

基于每个模式的如下优点来选择反射或源生成模式：

好处 反射 源生成
（基于元数据的模式）		 源生成
（序列化优化模式）
代码更简单。 ✔ ❌ ❌
调试更简单。 ❌ ✔ ✔
支持非公共成员。 ✔ ✔️* ✔️*
支持所有可用的序列化自定义。 ✔ ❌† ❌†
缩短启动时间。 ❌ ✔ ✔
降低专用内存使用量。 ❌ ✔ ✔
消除运行时反射。 ❌ ✔ ✔
有助于缩小可修整的应用的大小。 ❌ ✔ ✔
增加序列化吞吐量。 ❌ ❌ ✔

*源生成器支持某些非公共成员，例如同一程序集中的内部类型。 †可以使用协定自定义 API 修改源生成的协定。

好处 反射 源生成
（基于元数据的模式）		 源生成
（序列化优化模式）
代码更简单。 ✔ ❌ ❌
调试更简单。 ❌ ❌ ✔
支持非公共访问器。 ✔ ❌ ❌
支持所需的属性。 ✔ ❌ ❌
支持 init-only 属性。 ✔ ❌ ❌
缩短启动时间。 ❌ ✔ ✔
降低专用内存使用量。 ❌ ✔ ✔
消除运行时反射。 ❌ ✔ ✔
有助于缩小可修整的应用的大小。 ❌ ✔ ✔
增加序列化吞吐量。 ❌ ❌ ✔