从 Newtonsoft.Json 迁移到 System.Text.Json

晓晨Master 2023-03-28 原文

一.写在前面

System.Text.Json 是 .NET Core 3 及以上版本内置的 Json 序列化组件，刚推出的时候经常看到踩各种坑的吐槽，现在经过几个版本的迭代优化，提升了易用性，修复了各种问题，是时候考虑使用 System.Text.Json 了。本文将从使用层面来进行对比。

System.Text.Json 在默认情况下十分严格，避免进行任何猜测或解释，强调确定性行为。比如：字符串默认转义，默认不允许尾随逗号，默认不允许带引号的数字等，不允许单引号或者不带引号的属性名称和字符串值。该库是为了实现性能和安全性而特意这样设计的。Newtonsoft.Json 默认情况下十分灵活。

关于性能，参考 Incerry 的性能测试：.NET性能系列文章二：Newtonsoft.Json vs. System.Text.Json ，如果打算使用 .NET 7 不妨考虑一下 System.Text.Json。

Newtonsoft.Json 使用 13.0.2 版本，基于 .NET 7。

二.序列化

1.序列化

定义 Class

public class Cat
{
    public string? Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

序列化

var cat = new Cat() { Name = "xiaoshi", Age = 18 };

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat));
// output: {"Name":"xiaoshi","Age":18}
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat));
// output: {"Name":"xiaoshi","Age":18}

变化：JsonConvert.SerializeObject()->JsonSerializer.Serialize()

2.忽略属性

2.1 通用

[Newtonsoft.Json.JsonIgnore]
[System.Text.Json.Serialization.JsonIgnore]
public int Age { get; set; }

输出：

var cat = new Cat() { Name = "xiaoshi", Age = 18 };

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat));
// output: {"Name":"xiaoshi"}
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat));
// output: {"Name":"xiaoshi"}

变化：无

2.2 忽略所有只读属性

代码：

public class Cat
{
    public string? Name { get; set; }
    
    public int Age { get;  }

    public Cat(int age)
    {
        Age = age;
    }
}

var cat = new Cat(18) { Name = "xiaoshi"};
var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    IgnoreReadOnlyProperties = true,
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"Name":"xiaoshi"}

Newtonsoft.Json 需要自定义 ContractResolver 才能实现：https://stackoverflow.com/questions/45010583

2.3 忽略所有 null 属性

代码：

var cat = new Cat() { Name = null,Age = 18};

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    NullValueHandling =NullValueHandling.Ignore
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"Name":"xiaoshi"}


var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    DefaultIgnoreCondition = JsonIgnoreCondition.WhenWritingNull
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"Name":"xiaoshi"}

默认情况下两者都是不忽略的，需要自行设置

2.4 忽略所有默认值属性

代码：

var cat = new Cat() { Name = "xiaoshi",Age = 0};

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    DefaultValueHandling = DefaultValueHandling.Ignore
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"Name":"xiaoshi"}


var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    DefaultIgnoreCondition = JsonIgnoreCondition.WhenWritingDefault
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"Name":"xiaoshi"}

不管是引用类型还是值类型都具有默认值，引用类型为 null，int 类型为 0。

两者都支持此功能。

3.大小写

默认情况下两者序列化都是 Pascal 命名，及首字母大写，在 JavaScript 以及 Java 等语言中默认是使用驼峰命名，所以在实际业务中是离不开使用驼峰的。

代码：

var cat = new Cat() { Name = "xiaoshi",Age = 0};

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver()
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"name":"xiaoshi","age":0}


var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"name":"xiaoshi","age":0}

4.字符串转义

System.Text.Json 默认会对非 ASCII 字符进行转义，会将它们替换为 \uxxxx，其中 xxxx 为字符的 Unicode 代码。这是为了安全而考虑（XSS 攻击等），会执行严格的字符转义。而 Newtonsoft.Json 默认则不会转义。

默认：

var cat = new Cat() { Name = "小时",Age = 0};

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver()
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"name":"小时","age":0}


var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"name":"\u5C0F\u65F6","age":0}

System.Text.Json 关闭转义：

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
    Encoder = JavaScriptEncoder.UnsafeRelaxedJsonEscaping,
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"name":"小时","age":0}

Newtonsoft.Json 开启转义：

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
    StringEscapeHandling = StringEscapeHandling.EscapeNonAscii
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"name":"\u5c0f\u65f6","age":0}

详细说明：如何使用 System.Text.Json 自定义字符编码

5.自定义转换器

自定义转换器 Converter，是我们比较常用的功能，以自定义 Converter 来输出特定的日期格式为例。

Newtonsoft.Json:

public class CustomDateTimeConverter : IsoDateTimeConverter
{
    public CustomDateTimeConverter()
    {
        DateTimeFormat = "yyyy-MM-dd";
    }

    public CustomDateTimeConverter(string format)
    {
        DateTimeFormat = format;
    }
}

// test
var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
    Converters = new List<JsonConverter>() { new CustomDateTimeConverter() }
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"name":"xiaoshi","now":"2023-02-13","age":0}

System.Text.Json:

public class CustomDateTimeConverter : JsonConverter<DateTime>
{
    public override DateTime Read(
        ref Utf8JsonReader reader,
        Type typeToConvert,
        JsonSerializerOptions options) =>
        DateTime.ParseExact(reader.GetString()!,
            "yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture);

    public override void Write(
        Utf8JsonWriter writer,
        DateTime dateTimeValue,
        JsonSerializerOptions options) =>
        writer.WriteStringValue(dateTimeValue.ToString(
            "yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture));
}

// test
var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
    Converters = { new CustomDateTimeConverter() }
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"name":"xiaoshi","age":0,"now":"2023-02-13"}

两者的使用方法都是差不多的，只是注册优先级有所不同。

Newtonsoft.Json：属性上的特性>类型上的特性>Converters 集合

System.Text.Json：属性上的特性>Converters 集合>类型上的特性

官方文档：如何编写用于 JSON 序列化的自定义转换器

6.循环引用

有如下定义：

public class Cat
{

    public string? Name { get; set; }

    public int Age { get; set; }
    
    public Cat Child { get; set; }
    
    public Cat Parent { get; set; }
}

var cat1 = new Cat() { Name = "xiaoshi",Age = 0};
var cat2 = new Cat() { Name = "xiaomao",Age = 0};

cat1.Child = cat2;
cat2.Parent = cat1;

序列化 cat1 默认两者都会抛出异常，如何解决？

Newtonsoft.Json：

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
    ReferenceLoopHandling = ReferenceLoopHandling.Ignore,
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat1,op));

设置 ReferenceLoopHandling.Ignore 即可。

System.Text.Json：

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
    ReferenceHandler = ReferenceHandler.IgnoreCycles
};
Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat1, options));

等效设置

System.Text.Json	Newtonsoft.Json
ReferenceHandler = ReferenceHandler.Preserve	PreserveReferencesHandling`=`PreserveReferencesHandling.All
ReferenceHandler = ReferenceHandler.IgnoreCycles	ReferenceLoopHandling = ReferenceLoopHandling.Ignore

详细说明：如何在 System.Text.Json 中保留引用

8.支持字段(Field)

在序列化和反序列时支持字段，字段不能定义为 private。

public class Cat
{

    public string? Name { get; set; }

    public int _age;

    public Cat()
    {
        _age = 13;
    }
}

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new Newtonsoft.Json.Serialization.CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: {"_age":13,"name":"xiaoshi"}

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = System.Text.Json.JsonNamingPolicy.CamelCase,
    IncludeFields = true // 或者 JsonIncludeAttribute
};


Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: {"name":"xiaoshi","_age":13}

System.Text.Json 默认不支持直接序列化和反序列化字段，需要设置 IncludeFields = true或者 JsonIncludeAttribute 特性。

8.顺序

自定义属性在 Json 输出中的顺序：

public class Cat
{

    public string? Name { get; set; }

    [System.Text.Json.Serialization.JsonPropertyOrder(0)]
    [Newtonsoft.Json.JsonProperty(Order = 0)]
    public int Age { get; set; }
}

System.Text.Json 使用 JsonPropertyOrder，Newtonsoft.Json 使用 JsonProperty(Order)

9.字节数组

Newtonsoft.Json 不支持直接序列化为字节数组，System.Text.Json 支持直接序列化为 UTF-8 字节数组。

System.Text.Json：

var bytes = JsonSerializer.SerializeToUtf8Bytes(cat)

序列化为 UTF-8 字节数组比使用基于字符串的方法大约快 5-10%。

10.重命名

public class Cat
{

    public string? Name { get; set; }

    [System.Text.Json.Serialization.JsonPropertyName("catAge")]
    [Newtonsoft.Json.JsonProperty("catAge")]
    public int Age { get; set; }
}

重命名 Json 属性名称，System.Text.Json 使用 JsonPropertyName，Newtonsoft.Json 使用 JsonProperty。

11.缩进

Newtonsoft.Json：

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new Newtonsoft.Json.Serialization.CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
    // this option
    Formatting = Newtonsoft.Json.Formatting.Indented,
};

Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(cat,op));
// output: 
// {
//     "name": "xiaoshi",
//     "catAge": 0
// }

System.Text.Json

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = System.Text.Json.JsonNamingPolicy.CamelCase,
    // this option
    WriteIndented = true,
};


Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(cat, options));
// output: 
// {
//     "name": "xiaoshi",
//     "catAge": 0
// }

三.反序列化

1.反序列化

定义：

public class Cat
{
    public string? Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

var json = """{"name":"xiaoshi","age":16} """;
Cat cat;

Newtonsoft.Json：

var op = new Newtonsoft.Json.JsonSerializerSettings()
{
    ContractResolver = new Newtonsoft.Json.Serialization.CamelCasePropertyNamesContractResolver(),
};

cat=Newtonsoft.Json.JsonConvert.DeserializeObject<Cat>(json, op);

Console.WriteLine($"CatName {cat.Name}, Age {cat.Age}");
// output: CatName xiaoshi, Age 16

System.Text.Json：

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = System.Text.Json.JsonNamingPolicy.CamelCase,
};

cat=System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<Cat>(json,options);

Console.WriteLine($"CatName {cat.Name}, Age {cat.Age}");
// output: CatName xiaoshi, Age 16

变化 JsonConvert.DeserializeObject->JsonSerializer.Deserialize

2.允许注释

在反序列化过程中，Newtonsoft.Json 在默认情况下会忽略 JSON 中的注释。 System.Text.Json 默认是对注释引发异常，因为 System.Text.Json 规范不包含它们。

var json = """
{
    "name": "xiaoshi", // cat name
    "age": 16
}
""";
Cat cat;

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = System.Text.Json.JsonNamingPolicy.CamelCase,
    // 不设置会引发异常
    ReadCommentHandling = System.Text.Json.JsonCommentHandling.Skip,
};

cat=System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<Cat>(json,options);

Console.WriteLine($"CatName {cat.Name}, Age {cat.Age}");
// output: CatName xiaoshi, Age 16

设置 ReadCommentHandling=JsonCommentHandling.Skip即可忽略注释。

详细说明：如何使用 System.Text.Json 支持某种无效的 JSON

3.尾随逗号

尾随逗号即 Json 末尾为逗号：

无尾随逗号：

{
    "name": "xiaoshi",
    "age": 16
}

有尾随逗号：

{
    "name": "xiaoshi",
    "age": 16,
}

System.Text.Json 默认对尾随逗号引发异常，可以通过 AllowTrailingCommas = true 来设置

var json = """
{
    "name": "xiaoshi",
    "age": 16,
}
""";
 Cat cat;
  
var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = System.Text.Json.JsonNamingPolicy.CamelCase,
    AllowTrailingCommas = true,
};

cat=System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<Cat>(json,options);

Console.WriteLine($"CatName {cat.Name}, Age {cat.Age}");
// output: CatName xiaoshi, Age 16

尾随逗号一般和允许注释一起使用，因为行注释必须写在引号以后。

4.带引号数字

在标准 Json 里，数字类型是不带引号的，如：{"Name":"xiaoshi","Age":18}，但有时我们可能会遇到不标准的异类，Newtonsoft.Json 默认是支持直接反序列化为数字类型的，而 System.Text.Json 基于严格的标准出发，默认不支持，但是可配置。

var options = new System.Text.Json.JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.CamelCase,
    NumberHandling = JsonNumberHandling.AllowReadingFromString
};

// C# 11 原始字符串
var json="""{"name":"xiaoshi","age":"13"}""";

Console.WriteLine(System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<Cat>(json, options).Age);
// output: 13

设置 NumberHandling = JsonNumberHandling.AllowReadingFromString 即可。

5.Json DOM

不直接反序列化为对象，比如 Newtonsoft.Json 里的 JObject.Parse。在 System.Text.Json 里可以使用 JsonNode、JsonDocument、JsonObject 等。

详细说明：如何在 System.Text.Json 中使用 JSON DOM、Utf8JsonReader 和 Utf8JsonWriter

6.JsonConstructor

通过 JsonConstructor 特性指定使用的反序列化构造方法，两者是一致的。

四.无法满足的场景

官方给出了对比 Newtonsoft.Json 没有直接支持的功能，但是可以通过自定义 Converter 来支持。如果需要依赖这部分功能，那么在迁移过程中需要进行代码更改。

Newtonsoft.Json	System.Text.Json
支持范围广泛的类型	⚠️ ⚠
将推断类型反序列化为 `object` 属性	⚠️ ⚠
将 JSON `null` 文本反序列化为不可为 null 的值类型	⚠️ ⚠
`DateTimeZoneHandling`、`DateFormatString` 设置	⚠️ ⚠
`JsonConvert.PopulateObject` 方法	⚠️ ⚠
`ObjectCreationHandling` 全局设置	⚠️ ⚠
在不带 setter 的情况下添加到集合	⚠️ ⚠
对属性名称采用蛇形命名法	⚠️ ⚠

以下功能 System.Text.Json 不支持：

Newtonsoft.Json	System.Text.Json
支持 `System.Runtime.Serialization` 特性	❌❌
`MissingMemberHandling` 全局设置	❌❌
允许不带引号的属性名称	❌❌
字符串值前后允许单引号	❌❌
对字符串属性允许非字符串 JSON 值	❌❌
`TypeNameHandling.All` 全局设置	❌❌
支持 `JsonPath` 查询	❌❌
可配置的限制	❌❌

五.结束

在 Ms Learn(Docs) 和 Google 之间频繁切换写完了这篇文章，希望对大家在从 Newtonsoft.Json 迁移到 System.Text.Json 有所帮助。就我个人而言我是打算使用 System.Text.Json 了。

参考资料

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从 Newtonsoft.Json 迁移到 System.Text.Json

一.写在前面

二.序列化

1.序列化

2.忽略属性

2.1 通用

2.2 忽略所有只读属性

2.3 忽略所有 null 属性

2.4 忽略所有默认值属性

3.大小写

4.字符串转义

5.自定义转换器

6.循环引用

8.支持字段(Field)

8.顺序

9.字节数组

10.重命名

11.缩进

三.反序列化

1.反序列化

2.允许注释

3.尾随逗号

4.带引号数字

5.Json DOM

6.JsonConstructor

四.无法满足的场景

五.结束

参考资料

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