[NETCore] 初探 ASP.NET Core 3.0 新朋友 - System.Text.Json

前言
相信大家都發現 JSON 格式已經取代過去的 XML 成為資料交換的首選，在 ASP.NET Core 3.0 專案範本設定檔也是使用 JSON 作為設定檔的格式，並內建廣受好評的 Json.NET 做為處理 JSON 格式的函式庫，依存放在 Microsoft.AspNetCore.App 無須在透過 Nuget 另外下載，但老牌的 Json.NET 雖然好用但也相對的存在過去一些沉重的包袱，為了提高性能 ASP.NET Core 3.0 Preview 5 開始提供  System.Text.Json  namespace 提供多組 API 讓開發者處理 JSON 更為方便，這篇就來簡單 ASP.NET Core 3.0 開始有的新朋友 System.Text.Json API 的基本使用與操作，若有問題或是錯誤的地方歡迎網路的高手大大給予指導。

介紹
使用前可以先參考使用說明書，.NET Blog 文章 : Try the new System.Text.Json APIs 有針對此新的 Json API 做詳細的介紹與說明，除了文章另外好棒棒的提供影片向開發者介紹新朋友的故事
影片內容約 20 分鐘，適合上班交通途中觀看使用，小弟不專業的筆記重點整理如下 :

MVP (Minimum Viable Product) 概念出發，最小可行性與常用的需求出發來設計 API

目的是提供 高效能的 Json API

使用 .NET Core 2.1 Span<T> 提高性能，與 Json.NET 相比記憶體使用量較低

ASP.NET Core 3.0 之後為內建，3.0 之前是使用 Json.NET 

使用 UTF-8 讀取/寫入 Json 文件，( HTTP 使用 UTF-8 編碼，JSON.NET 預設是使用 UTF-16)，避免轉碼與記憶體浪費

如有興趣可以直接觀看影片，或是參考黑暗大文章 System.Text.Json! 有更專業詳細的介紹

安裝
使用前需要先透過 nuget 進行下載的動作，因此到 nuget package manager 搜尋並下載 system.text.json  

下載過程中會提示安裝後的變更，可以看到目前還是 RC1 階段尚未正式 release 

當然也可以透過 Nuget Package Console 輸入下列指令

Install-Package System.Text.Json -Version 4.6.0-rc1.19456.4

安裝完畢之後到專案檔底下確認是否有安裝成功

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="System.Text.Json" Version="4.6.0-rc1.19456.4" />
</ItemGroup>

使用
安裝完畢接著可以進行簡單的功能測試，以下就根據目前 System.Text.Json 所提供的功能 Deserialization、Serialize、JsonDocument、JsonTokenType 做基本使用的介紹，在開始前為了方便大家理解建立一個簡單的 book 類別，其中包含 ISBN、Name、Price 三個屬性，方便後續 sample 使用 

public class Book
{
    public int ISBN { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public double Price { get; set; }
}

Serialize 序列化
將類別轉為 JSON 字串的過程叫做 序列化，在 System.Text.Json 序列化使用  JsonSerializer.Serialize  方法，就可以將指定類別序列化的動作

static void Main(string[] args)
{
    var comic = new Book()
    {
        ISBN = 9487,
        Name = "One Piece Comic - 934",
        Price = 120
    };

    Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(comic));
}

以上代碼輸出 JSON 格式會是

{"ISBN":9487,"Name":"One Piece Comic - 934","Price":120}

Serialize 也提供多載的方法，可以透過 JsonSerializerOptions 指定序列化的參數設定，舉例來說上述範例類別序列化後預設會將 JSON 字串進行最小化 minify 動作，因此編排會是一行呈現，若是要取消此設定可以調整 WriteIndented，則可看到較容易閱讀的 JSON 格式

JsonSerializer.Serialize(comic, new JsonSerializerOptions()
{
    WriteIndented = true
})

序列化的 JSON 格式就會變成如下內容，方便開發者閱讀

{
  "ISBN": 9487,
  "Name": "One Piece Comic - 934",
  "Price": 120
}

更多關於 JsonSerializerOptions 的設定資訊可以參考 MSDN 官方說明文件 : 傳送門 

Deserialize 反序列化
將字串解析成物件的內容稱為 反序列化，反序列化可以透過  JsonSerializer.Deserialize  方法達到，話不多說直接上 Code

var jsonString = @"{""ISBN"":9487,""Name"":""One Piece Comic - 934"",""Price"":120}";

var book = JsonSerializer.Deserialize<Book>(jsonString);

var comic = new Book()
{
    ISBN = 9487,
    Name = "One Piece Comic - 934",
    Price = 120
};

Console.WriteLine($"ISBN : {book.ISBN}");
Console.WriteLine($"Name : {book.Name}");
Console.WriteLine($"Price: {book.Price}");

可以看到輸出結果如下

ISBN : 9487
Name : One Piece Comic - 934
Price: 120

如果某個物件屬性希望在反序列化時被忽略，可以在屬性加上  [JsonIgore]  attribute 忽略，在反序列化時就不會 bind 該屬性值；或是使用  [JsonPropertyName]  自訂 JSON 屬性名稱可以使用

public class Book
{
    [JsonIgnore]
    public int ISBN { get; set; }
    [JsonPropertyName("Name")]
    public string BookName { get; set; }
    public double Price { get; set; }
}

輸出如下

ISBN : 0
BookName : One Piece Comic - 934
Price: 120

另外在序列化與反序列化在 System.Text.Json 都有提供 Async 方法來提高其執行效率

讀取 Json Dom - JsonDocument
有時需求是希望讀取 JSON 特定屬性資料，可以透過 JsonDocument 可以輕易的讀取 JSON 屬性與值資訊，以下列例子來說希望取得兩本書的 Price 總和，可以使用  JsonDocument.Parse  讀取 JSON 字串內容，在透過 GetProperty 搜尋要找尋的屬性名稱並轉換為需要的型別，最後在做加總的動作

static void Main(string[] args)
{
    var json = @"[
                 {
                   ""ISBN"": 9487,

                            ""Name"": ""One Piece Comic - 934"",
                            ""Price"": 120

                        },
                        {
                            ""ISBN"": 5566,
                            ""Name"": ""One Piece Comic - 937"",
                            ""Price"": 546
                        },
                    ]";

    using (JsonDocument document = JsonDocument.Parse(json))
    {
        var sumOfAllTemperatures = 0;

        foreach (var element in document.RootElement.EnumerateArray())
        {
            var price = element.GetProperty("Price").GetInt16();

            sumOfAllTemperatures += price;
        }

        Console.WriteLine($"Total Price : {sumOfAllTemperatures}");
    }

可以看到輸出結果如下

Total Price : 666

另外有時讀取/要轉換的 JSON 的內容可能會多包含一個 "," 符號，這種情境下可以透過 JsonDocumentOptions 設定進行調整，設定其 AllowTrailingCommas 屬性為 true，則可以避免此狀況發生。

WriteJson - Utf8JsonWriter
有讀取 JSON 的 API 當然也提供寫入 JSON 檔案的 API，寫入可以透過  Utf8JsonWriter  方法完成，話不多說直接上 Code，在一開始設定 JSON 格式為好閱讀的排版方式，接著在使用 Utf8JsonWriter 將上面一直提到的 Book 類別結構使用指定型別方式寫入，例如 ISBN 就是使用 WriteNumber、書名使用 WriteString 等內建提供的 API 方法達到需求

static void Main(string[] args)
{
    var options = new JsonWriterOptions
    {
        Indented = true
    };

    using (var stream = new MemoryStream())
    {
        using (var writer = new Utf8JsonWriter(stream, options))
        {
            writer.WriteStartObject();
            writer.WriteNumber("ISBN", 9487);
            writer.WriteString("Name", "One Piece Comic - 934");
            writer.WriteNumber("Price", 777);
            writer.WriteEndObject();
        }

        string json = Encoding.UTF8.GetString(stream.ToArray());
        Console.WriteLine(json);
    }
}

可以看到輸出結果如下

{
  "ISBN": 9487,
  "Name": "One Piece Comic - 934",
  "Price": 777
}

感想
這篇文章介紹了在 System.Text.Json 的安裝與使用情境，序列化(Serializer)、反序列化(Deserialize)、JSON 格式的讀 (JsonDocument) 與寫 (Utf8JsonWriter) 的 API 應用，在影片與文章中也有提到 API 將會持續開發中，在文章後面也有提到效能與 Json.NET 至少提升 1.3 ~ 5 倍的速度，但對於 JSON 格式的支援一定不如老牌的 Json.NET 來的齊全，希望在 ASP.NET Core 3.0 正式發布時可以支援更多功能與應用，對開發者來說也是一大家福音  :)

參考
Try the new System.Text.Json APIs
Channel 9 : Try the new System.Text.Json APIs!
SerializerProgrammingModel.md
The future of JSON in .NET Core 3.0
Breaking changes to Microsoft.AspNetCore.App in 3.0
Procesar JSON con System.Text.Json

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