批處理指令碼自動以管理員許可權執行

這個程式編譯沒有出現警告。

你可能會對下面這句話感到疑惑：

lord.RelatedAuthors.AddRange(
Author.RelatedAuthors 可以為空，編譯器可以看到 RelatedAuthors 屬性是在前面幾行設定的，因此它知道 RelatedAuthors 引用是非空的。

但是，想象一下如果這個程式是這樣的：

Author GetAuthor()
{
return new Author("Karen Lord")
{
Website = "https://karenlord.wordpress.com/",
RelatedAuthors = new()
};
}

Author lord = GetAuthor();
當型別構造在一個單獨的方法中時，編譯器不能智慧地知道 RelatedAuthors 是非空的。在這種情況下，將需要以下兩種模式之一：

lord.RelatedAuthors!.AddRange(
或

if (lord.RelatedAuthors is object)
{
lord.RelatedAuthors.AddRange( ...
}
這是一個關於記錄可空性的冗長演示，只是想說明它不會改變使用可空引用型別的任何體驗。

另外，您可能已經注意到，我將 Author 記錄上的 Books 屬性改為一個初始化的 get-only 屬性，而不是記錄建構函式中的一個必需引數。這是因為 Author 和 Books 之間存在一種迴圈關係（譯註：Author 含有List型別的導航屬性，Book 也包含 Author 型別的導航屬性）。不變性和迴圈引用可能會導致頭痛。在本例中，這是可以的，只是意味著需要在 Book 物件之前建立所有 Author 物件。因此，不可能在 Author 構造中提供一組完全初始化好的 Book 物件作為 Author 構建的一部分，我們所能期待的最好結果就是一個空的 List。因此，初始化一個作為 Author 構建的一部分的空 List 似乎是最好的選擇。沒有規則規定所有這些屬性都必須是 init 的形式，我（示例中）之所以這樣做是為了示範。

我們將轉移到 JSON 序列化的話題。這個帶有迴圈引用的示例與稍後將在 JSON 物件圖部分中的儲存引用有關。JsonSerializer 支援迴圈引用的物件圖，但不支援帶有引數化建構函式的型別。你可以將 Author 物件序列化為 JSON，但不能將其反序列化為當前定義的 Author 物件。如果 Author 不是記錄或者沒有迴圈引用，那麼序列化和反序列化都可以使用 JsonSerializer。

System.Text.Json
System.Text.Json 在 .NET 5.0 中得到了顯著的改進，提高了效能和可靠性，並使熟悉 Newtonsoft.Json 的人更容易採用它。它還支援將 JSON 物件反序列化為記錄，這是本文之前的文章介紹過的 C# 新特性。

如果你想將 System.Text.Json 作為 Newtonsoft.Json 的替代品，可以看這個遷移指南，該指南闡明瞭這兩者 API 之間的關係。System.Text.Json 旨在涵蓋與 Newtonsoft.Json 相同的大多數場景，但是它並不是用來替代該流行的 Json 庫的，也不是為了實現與流行的 Json 庫相同的功能。我們試圖在效能和可用性之間保持平衡，並在設計選擇中偏向於效能。

HttpClient 擴充套件方法
JsonSerializer 擴充套件方法現在公開到 HttpClient 上了，極大地簡化了同時使用這兩個 API。這些擴充套件方法消除了複雜性，併為你處理各種場景，包括處理內容流和驗證內容媒體型別。Steve Gordon 很好地解釋了使用基於 System.Net.Http.Json 的 HttpClient 傳送和接收 JSON 的好處。

下面的示例使用新的 GetFromJsonAsync() 擴充套件方法將天氣預報的 JSON 資料反序列化為 Forecast 記錄。

using System;
using System.Net.Http;
using System.Net.Http.Json;

string serviceURL = "https://localhost:5001/WeatherForecast";
HttpClient client = new();
Forecast[] forecasts = await client.GetFromJsonAsync<Forecast[]>(serviceURL);

foreach(Forecast forecast in forecasts)
{
Console.WriteLine($"{forecast.Date}; {forecast.TemperatureC}C; {forecast.Summary}");
}

// {"date":"2020-09-06T11:31:01.923395-07:00","temperatureC":-1,"temperatureF":31,"summary":"Scorching"}
public record Forecast(DateTime Date, int TemperatureC, int TemperatureF, string Summary);
這段程式碼非常緊湊！它依賴於來自 C# 9 的頂層程式和記錄，以及新的 GetFromJsonAsync() 擴充套件方法。如此近距離使用 foreach 和 await 可能會讓你懷疑我們是否會新增對 JSON 物件流的支援。是的，在未來的版本中。

譯註：上面作者所說的“近距離”我覺得意思是指反序列化時就近宣告需要的記錄型別，比單獨建立 Model 類放在單獨的檔案中“近”許多。

你可以在你自己的機器上試試，下面的 .NET SDK 命令將使用 WebAPI 模板建立一個天氣預報服務。預設情況下，它的服務 URL 地址是:https://localhost:5001/WeatherForecast，與本示例中使用的 URL 相同。

rich@thundera ~ % dotnet new webapi -o webapi
rich@thundera ~ % cd webapi
rich@thundera webapi % dotnet run
先確保你已經運行了 dotnet dev-certs https --trust，否則客戶端和伺服器之間的將不能正常握手通訊。如果有問題，請參見 Trust the ASP.NET Core HTTPS development certificate.。

然後你可以執行前面的例子：

rich@thundera ~ % git clone https://gist.github.com/3b41d7496f2d8533b2d88896bd31e764.git weather-forecast
rich@thundera ~ % cd weather-forecast
rich@thundera weather-forecast % dotnet run
9/9/2020 12:09:19 PM; 24C; Chilly
9/10/2020 12:09:19 PM; 54C; Mild
9/11/2020 12:09:19 PM; -2C; Hot
9/12/2020 12:09:19 PM; 24C; Cool
9/13/2020 12:09:19 PM; 45C; Balmy
改進了對不可變型別的支援
定義不可變型別有多種模式，記錄只是最新的一種（比如下文示例中的一個 Struct 型別），JsonSerializer 現在支援不可變型別了。

在本例中，你將看到使用不可變結構型別的序列化：

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

var json = "{"date":"2020-09-06T11:31:01.923395-07:00","temperatureC":-1,"temperatureF":31,"summary":"Scorching"} ";
var options = new JsonSerializerOptions()
{
PropertyNameCaseInsensitive = true,
IncludeFields = true,
PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase
};
var forecast = JsonSerializer.Deserialize(json, options);

Console.WriteLine(forecast.Date);
Console.WriteLine(forecast.TemperatureC);
Console.WriteLine(forecast.TemperatureF);
Console.WriteLine(forecast.Summary);

var roundTrippedJson = JsonSerializer.Serialize(forecast, options);

Console.WriteLine(roundTrippedJson);

public struct Forecast{
public DateTime Date {get;}
public int TemperatureC {get;}
public int TemperatureF {get;}
public string Summary {get;}
[JsonConstructor]
public Forecast(DateTime date, int temperatureC, int temperatureF, string summary) => (Date, TemperatureC, TemperatureF, Summary) = (date, temperatureC, temperatureF, summary);
}
注意：JsonConstructor 特性需要指定與 struct 一起使用的建構函式。對於類，如果只有一個建構函式，那麼該特性就不是必需的，記錄也是如此。

它的輸出如下：

rich@thundera jsonserializerimmutabletypes % dotnet run
9/6/2020 11:31:01 AM
-1
31
Scorching
{"date":"2020-09-06T11:31:01.923395-07:00","temperatureC":-1,"temperatureF":31,"summary":"Scorching"}
支援記錄
JsonSerializer 對記錄的支援幾乎與我剛才對不可變型別的支援相同。這裡我想展示的不同之處是將一個 JSON 物件反序列化為一個記錄，該記錄公開一個引數化的建構函式和一個可選的 init 屬性。

下面是一個包含了該記錄定義的程式：

using System;
using System.Text.Json;

Forecast forecast = new(DateTime.Now, 40)
{
Summary = "Hot!"
};

string forecastJson = JsonSerializer.Serialize(forecast);
Console.WriteLine(forecastJson);
Forecast? forecastObj = JsonSerializer.Deserialize(forecastJson);
Console.Write(forecastObj);

public record Forecast (DateTime Date, int TemperatureC)
{
public string? Summary {get; init;}
};
它的輸出如下：

rich@thundera jsonserializerrecords % dotnet run
{"Date":"2020-09-12T18:24:47.053821-07:00","TemperatureC":40,"Summary":"Hot!"}
Forecast { Date = 9/12/2020 6:24:47 PM, TemperatureC = 40, Summary = Hot! }
改進了 Dictionary<K,V> 的支援
JsonSerializer 現在支援具有非字串鍵的字典。你可以在下面的示例中看到它的樣子。在 .NET Core 3.0 中，這段程式碼可以編譯，但會丟擲 NotSupportedException 異常。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text.Json;

Dictionary<int, string> numbers = new ()
{
{0, "zero"},
{1, "one"},
{2, "two"},
{3, "three"},
{5, "five"},
{8, "eight"},
{13, "thirteen"},
{21, "twenty one"},
{34, "thirty four"},
{55, "fifty five"},
};

var json = JsonSerializer.Serialize<Dictionary<int, string>>(numbers);

Console.WriteLine(json);

var dictionary = JsonSerializer.Deserialize<Dictionary<int, string>>(json);

Console.WriteLine(dictionary[55]);
它的輸出如下：

rich@thundera jsondictionarykeys % dotnet run
{"0":"zero","1":"one","2":"two","3":"three","5":"five","8":"eight","13":"thirteen","21":"twenty one","34":"thirty four","55":"fifty five"}
fifty five
支援欄位
JsonSerializer 現在支援欄位，這個變化是由 @YohDeadfall 貢獻的，感謝他！

你可以在下面的示例中看到它的樣子，在 .NET Core 3.0 中，JsonSerializer 無法對使用欄位的型別進行序列化或反序列化。對於具有欄位且無法更改的現有型別來說，這是個問題，有了這個變化，這個問題就解決了。

using System;
using System.Text.Json;

Console.WriteLine(forecast.Date);
Console.WriteLine(forecast.TemperatureC);
Console.WriteLine(forecast.TemperatureF);
Console.WriteLine(forecast.Summary);

var roundTrippedJson = JsonSerializer.Serialize(forecast, options);

Console.WriteLine(roundTrippedJson);

public class Forecast{
public DateTime Date;
public int TemperatureC;
public int TemperatureF;
public string Summary;
}
它的輸出如下：

rich@thundera jsonserializerfields % dotnet run
9/6/2020 11:31:01 AM
-1
31
Scorching
{"date":"2020-09-06T11:31:01.923395-07:00","temperatureC":-1,"temperatureF":31,"summary":"Scorching"}
保留 JSON 物件圖中的引用
JsonSerializer 增加了對在 JSON 物件圖中保留(迴圈)引用的支援。它通過儲存在將 JSON 字串反序列化回物件時可以重新構建的 id 來實現這一點。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text.Json;
using System.Text.Json.Serialization;

Employee janeEmployee = new()
{
Name = "Jane Doe",
YearsEmployed = 10
};

Employee johnEmployee = new()
{
Name = "John Smith"
};

janeEmployee.Reports = new List { johnEmployee };
johnEmployee.Manager = janeEmployee;

JsonSerializerOptions options = new()
{
// NEW: globally ignore default values when writing null or default
DefaultIgnoreCondition = JsonIgnoreCondition.WhenWritingDefault,
// NEW: globally allow reading and writing numbers as JSON strings
NumberHandling = JsonNumberHandling.AllowReadingFromString | JsonNumberHandling.WriteAsString,
// NEW: globally support preserving object references when (de)serializing
ReferenceHandler = ReferenceHandler.Preserve,
IncludeFields = true, // NEW: globally include fields for (de)serialization
WriteIndented = true,};

string serialized = JsonSerializer.Serialize(janeEmployee, options);
Console.WriteLine($"Jane serialized: {serialized}");

Employee janeDeserialized = JsonSerializer.Deserialize(serialized, options);
Console.Write("Whether Jane's first report's manager is Jane: ");
Console.WriteLine(janeDeserialized.Reports[0].Manager == janeDeserialized);

public class Employee
{
// NEW: Allows use of non-public property accessor.
// Can also be used to include fields "per-field", rather than globally with JsonSerializerOptions.
[JsonInclude]
public string Name { get; internal set; }

public Employee Manager { get; set; }

public List<Employee> Reports;

public int YearsEmployed { get; set; }

// NEW: Always include when (de)serializing regardless of global options
[JsonIgnore(Condition = JsonIgnoreCondition.Never)]
public bool IsManager => Reports?.Count > 0;

}
效能
JsonSerializer 的效能在 .NET 5.0 中得到了顯著提高。Stephen Toub 在他的 .NET 5 的效能改進一文中介紹了一些 JsonSerializer 的改進，我將在這裡再介紹一些。

集合的(反)序列化
我們對大型集合做了顯著的改進(反序列化時為 1.15x-1.5x，序列化時為 1.5x-2.4x+)。你可以在 dotnet/runtime #2259 中更詳細地看到這些改進。

與 .NET 5.0 和 .NET Core 3.1 相比，List (反)序列化的改進特別令人印象深刻，這些變化將在高效能應用程式中體現出來。

屬性查詢 —— 命名約定
使用 JSON 最常見的問題之一是命名約定與 .NET 設計準則不匹配。JSON 屬性通常是 camelCase，.NET 屬性和欄位通常是 PascalCase。你使用的 JSON 序列化器負責在命名約定之間架橋。這不是輕易就能做到的，至少對 .NET Core 3.1 來說不是。但在 .NET 5.0 中，這種實現成本現在可以忽略不計了。

允許缺少屬性和不區分大小寫的程式碼在 .NET 5.0 中得到了極大的改進，在某些情況下它要快 1.75 倍。

下面是一個簡單的四屬性測試類的基準測試，它的屬性名為大於 7 位元組。

3.1 效能

Method	Mean	Error	StdDev	Median	Min	Max	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
CaseSensitive_Matching	844.2 ns	4.25 ns	3.55 ns	844.2 ns	838.6 ns	850.6 ns	0.0342	-	-	224 B
CaseInsensitive_Matching	833.3 ns	3.84 ns	3.40 ns	832.6 ns	829.4 ns	841.1 ns	0.0504	-	-	328 B
CaseSensitive_NotMatching(Missing)	1,007.7 ns	9.40 ns	8.79 ns	1,005.1 ns	997.3 ns	1,023.3 ns	0.0722	-	-	464 B
CaseInsensitive_NotMatching	1,405.6 ns	8.35 ns	7.40 ns	1,405.1 ns	1,397.1 ns	1,423.6 ns	0.0626	-	-	408 B

5.0 效能

Method	Mean	Error	StdDev	Median	Min	Max	Gen 0	Gen 1	Gen 2	Allocated
CaseSensitive_Matching	799.2 ns	4.59 ns	4.29 ns	801.0 ns	790.5 ns	803.9 ns	0.0985	-	-	632 B
CaseInsensitive_Matching	789.2 ns	6.62 ns	5.53 ns	790.3 ns	776.0 ns	794.4 ns	0.1004	-	-	632 B
CaseSensitive_NotMatching(Missing)	479.9 ns	0.75 ns	0.59 ns	479.8 ns	479.1 ns	481.0 ns	0.0059	-	-	40 B
CaseInsensitive_NotMatching	783.5 ns	3.26 ns	2.89 ns	783.5 ns	779.0 ns	789.2 ns	0.1004	-	-	632 B

TechEmpower 改進
譯註：TechEmpower 是一家主要做基準測試的公司，它會定期提供各種 Web 應用程式框架效能指標的測試和比較，覆蓋了許多的語言框架，包括 C＃，Go，Python，Java，Ruby，PHP 等。測試基於雲和物理硬體，測試的效能則包括純文字響應、序列化 JSON 物件、單個/多個數據庫查詢、資料庫更新、Fortunes 測試等等。

我們在 TechEmpower 基準測試中花費了大量的精力來改進 .NET 的效能。使用 TechEmpower JSON 基準來驗證這些 JsonSerializer 改進是有意義的。現在效能提高了約 19%，一旦我們將條目更新到 .NET 5.0 將提高 .NET 在基準測試中的排行位置。這個版本的目標是與 netty 相比更具競爭力，netty 是常見的 Java Webserver。

在 dotnet/runtime #37976 中詳細介紹了這些更改和效能度量。這裡有兩套基準，第一個是使用團隊維護的 JsonSerializer 效能基準測試來驗證效能。觀察到有約 8% 的改善；第二個是 TechEmpower 的，它測量了滿足 TechEmpower JSON 基準測試要求的三種不同方法。我們在官方基準測試中使用的是SerializeWithCachedBufferAndWriter。

如果我們看一下 Min 列，我們可以做一些簡單的數學計算：153.3/128.6 = ~1.19，有了 19% 的提升。

結束
我希望你喜歡本文對記錄和 JsonSerializer 的深入介紹，它們只是 .NET 5.0 眾多改進中的兩個。這篇預覽 8 的文章涵蓋了更多的新特性，這為 5.0 的價值提供了更廣闊的視角。

正如你所知道的，我們目前階段沒有在 .NET 5.0 中繼續新增新特性了。我利用後面的預覽和 RC 版本釋出的文章來涵蓋我們已經新增的所有功能的介紹。你希望我在 RC2 釋出的部落格文章中介紹哪些內容？我想從你們那知道我應該關注什麼。

請在評論中分享你使用 RC1 的體驗，感謝所有安裝了 .NET 5.0 的人，我們感謝到目前為止我們收到的所有參與和反饋。

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