Cách nhanh nhất để tuần tự hóa và giải mã hóa các đối tượng .NET

Question 1

Tôi đang tìm cách nhanh nhất để tuần tự hóa và giải mã hóa các đối tượng .NET. Đây là những gì tôi có cho đến nay:

public class TD
{
    public List<CT> CTs { get; set; }
    public List<TE> TEs { get; set; }
    public string Code { get; set; }
    public string Message { get; set; }
    public DateTime StartDate { get; set; }
    public DateTime EndDate { get; set; }

    public static string Serialize(List<TD> tData)
    {
        var serializer = new XmlSerializer(typeof(List<TD>));

        TextWriter writer = new StringWriter();
        serializer.Serialize(writer, tData);

        return writer.ToString();
    }

    public static List<TD> Deserialize(string tData)
    {
        var serializer = new XmlSerializer(typeof(List<TD>));

        TextReader reader = new StringReader(tData);

        return (List<TD>)serializer.Deserialize(reader);
    }        
}

Question 2

Đây là mô hình của bạn (được phát minh CTvà TE) sử dụng protobuf-net (nhưng vẫn giữ được khả năng sử dụng XmlSerializer, có thể hữu ích - đặc biệt là cho việc di chuyển); Tôi khiêm tốn đệ trình (với nhiều bằng chứng nếu bạn cần) rằng đây là trình tuần tự hóa mục đích chung nhanh nhất (hoặc chắc chắn là nhanh nhất) trong .NET.

Nếu bạn cần chuỗi, chỉ cần mã hóa base-64 thành nhị phân.

[XmlType]
public class CT {
    [XmlElement(Order = 1)]
    public int Foo { get; set; }
}
[XmlType]
public class TE {
    [XmlElement(Order = 1)]
    public int Bar { get; set; }
}
[XmlType]
public class TD {
    [XmlElement(Order=1)]
    public List<CT> CTs { get; set; }
    [XmlElement(Order=2)]
    public List<TE> TEs { get; set; }
    [XmlElement(Order = 3)]
    public string Code { get; set; }
    [XmlElement(Order = 4)]
    public string Message { get; set; }
    [XmlElement(Order = 5)]
    public DateTime StartDate { get; set; }
    [XmlElement(Order = 6)]
    public DateTime EndDate { get; set; }

    public static byte[] Serialize(List<TD> tData) {
        using (var ms = new MemoryStream()) {
            ProtoBuf.Serializer.Serialize(ms, tData);
            return ms.ToArray();
        }            
    }

    public static List<TD> Deserialize(byte[] tData) {
        using (var ms = new MemoryStream(tData)) {
            return ProtoBuf.Serializer.Deserialize<List<TD>>(ms);
        }
    }
}

Question 3

Một so sánh chuyên sâu giữa các định dạng khác nhau do tôi thực hiện trong bài đăng này- https://maxondev.com/serialization-performance-comparison-c-net-formats-frameworks-xmldatacontractserializer-xmlserializer-binaryformatter-json-newtonsoft-servicestack-text/

Chỉ một mẫu từ bài đăng- nhập mô tả hình ảnh ở đây

Question 4

Có hứng thú với điều này, tôi quyết định thử nghiệm các phương pháp được đề xuất với thử nghiệm "táo với táo" gần nhất mà tôi có thể. Tôi đã viết một ứng dụng Bảng điều khiển, với mã sau:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace SerializationTests
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var count = 100000;
            var rnd = new Random(DateTime.UtcNow.GetHashCode());
            Console.WriteLine("Generating {0} arrays of data...", count);
            var arrays = new List<int[]>();
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                var elements = rnd.Next(1, 100);
                var array = new int[elements];
                for (int j = 0; j < elements; j++)
                {
                    array[j] = rnd.Next();
                }   
                arrays.Add(array);
            }
            Console.WriteLine("Test data generated.");
            var stopWatch = new Stopwatch();

            Console.WriteLine("Testing BinarySerializer...");
            var binarySerializer = new BinarySerializer();
            var binarySerialized = new List<byte[]>();
            var binaryDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var array in arrays)
            {
                binarySerialized.Add(binarySerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("BinaryFormatter: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in binarySerialized)
            {
                binaryDeserialized.Add(binarySerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("BinaryFormatter: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);


            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Testing ProtoBuf serializer...");
            var protobufSerializer = new ProtoBufSerializer();
            var protobufSerialized = new List<byte[]>();
            var protobufDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var array in arrays)
            {
                protobufSerialized.Add(protobufSerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("ProtoBuf: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in protobufSerialized)
            {
                protobufDeserialized.Add(protobufSerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("ProtoBuf: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Testing NetSerializer serializer...");
            var netSerializerSerializer = new ProtoBufSerializer();
            var netSerializerSerialized = new List<byte[]>();
            var netSerializerDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var array in arrays)
            {
                netSerializerSerialized.Add(netSerializerSerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("NetSerializer: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in netSerializerSerialized)
            {
                netSerializerDeserialized.Add(netSerializerSerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("NetSerializer: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            Console.WriteLine("Press any key to end.");
            Console.ReadKey();
        }

        public class BinarySerializer
        {
            private static readonly BinaryFormatter Formatter = new BinaryFormatter();

            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                using (var stream = new MemoryStream())
                {
                    Formatter.Serialize(stream, toSerialize);
                    return stream.ToArray();
                }
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                using (var stream = new MemoryStream(serialized))
                {
                    var result = (T)Formatter.Deserialize(stream);
                    return result;
                }
            }
        }

        public class ProtoBufSerializer
        {
            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                using (var stream = new MemoryStream())
                {
                    ProtoBuf.Serializer.Serialize(stream, toSerialize);
                    return stream.ToArray();
                }
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                using (var stream = new MemoryStream(serialized))
                {
                    var result = ProtoBuf.Serializer.Deserialize<T>(stream);
                    return result;
                }
            }
        }

        public class NetSerializer
        {
            private static readonly NetSerializer Serializer = new NetSerializer();
            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                return Serializer.Serialize(toSerialize);
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                return Serializer.Deserialize<T>(serialized);
            }
        }
    }
}

Kết quả làm tôi ngạc nhiên; chúng nhất quán khi chạy nhiều lần:

Generating 100000 arrays of data...
Test data generated.
Testing BinarySerializer...
BinaryFormatter: Serializing took 336.8392ms.
BinaryFormatter: Deserializing took 208.7527ms.

Testing ProtoBuf serializer...
ProtoBuf: Serializing took 2284.3827ms.
ProtoBuf: Deserializing took 2201.8072ms.

Testing NetSerializer serializer...
NetSerializer: Serializing took 2139.5424ms.
NetSerializer: Deserializing took 2113.7296ms.
Press any key to end.

Thu thập những kết quả này, tôi quyết định xem liệu ProtoBuf hoặc NetSerializer có hoạt động tốt hơn với các đối tượng lớn hơn hay không. Tôi đã thay đổi số lượng bộ sưu tập thành 10.000 đối tượng, nhưng tăng kích thước của mảng lên 1-10.000 thay vì 1-100. Kết quả thậm chí còn rõ ràng hơn:

Generating 10000 arrays of data...
Test data generated.
Testing BinarySerializer...
BinaryFormatter: Serializing took 285.8356ms.
BinaryFormatter: Deserializing took 206.0906ms.

Testing ProtoBuf serializer...
ProtoBuf: Serializing took 10693.3848ms.
ProtoBuf: Deserializing took 5988.5993ms.

Testing NetSerializer serializer...
NetSerializer: Serializing took 9017.5785ms.
NetSerializer: Deserializing took 5978.7203ms.
Press any key to end.

Do đó, kết luận của tôi là: có thể có những trường hợp ProtoBuf và NetSerializer rất phù hợp, nhưng xét về hiệu suất thô cho ít nhất các đối tượng tương đối đơn giản ... BinaryFormatter có hiệu suất cao hơn đáng kể, ít nhất là một bậc của độ lớn.

YMMV.

Question 5

Protobuf rất nhanh.

Xem http://code.google.com/p/protobuf-net/wiki/Performance để biết thông tin chuyên sâu về hiệu suất của hệ thống này và cách triển khai.

Question 6

Tuy nhiên, một bộ nối tiếp khác được tuyên bố là siêu nhanh là netserializer .

Dữ liệu được cung cấp trên trang web của họ cho thấy hiệu suất gấp 2 - 4 lần so với protobuf , tôi chưa thử điều này bản thân mình, nhưng nếu bạn đang đánh giá các tùy chọn khác nhau, hãy thử điều này.

Question 7

Bộ tuần tự nhị phân đi kèm với .net sẽ nhanh hơn XmlSerializer. Hoặc một bộ nối tiếp khác cho protobuf, json, ...

Nhưng đối với một số người trong số họ, bạn cần thêm Thuộc tính hoặc một số cách khác để thêm siêu dữ liệu. Ví dụ: ProtoBuf sử dụng nội bộ ID thuộc tính số và ánh xạ cần phải được bảo toàn bằng một cơ chế khác. Việc tạo phiên bản không hề nhỏ với bất kỳ bộ nối tiếp nào.

Question 8

Tôi đã loại bỏ các lỗi trong đoạn mã trên và nhận được kết quả bên dưới: Ngoài ra, tôi không chắc về cách NetSerializer yêu cầu bạn đăng ký các loại bạn đang tuần tự hóa, loại khả năng tương thích hoặc hiệu suất khác biệt có thể tạo ra.

Generating 100000 arrays of data...
Test data generated.
Testing BinarySerializer...
BinaryFormatter: Serializing took 508.9773ms.
BinaryFormatter: Deserializing took 371.8499ms.

Testing ProtoBuf serializer...
ProtoBuf: Serializing took 3280.9185ms.
ProtoBuf: Deserializing took 3190.7899ms.

Testing NetSerializer serializer...
NetSerializer: Serializing took 427.1241ms.
NetSerializer: Deserializing took 78.954ms.
Press any key to end.

Mã sửa đổi

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace SerializationTests
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var count = 100000;
            var rnd = new Random((int)DateTime.UtcNow.Ticks & 0xFF);
            Console.WriteLine("Generating {0} arrays of data...", count);
            var arrays = new List<int[]>();
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                var elements = rnd.Next(1, 100);
                var array = new int[elements];
                for (int j = 0; j < elements; j++)
                {
                    array[j] = rnd.Next();
                }
                arrays.Add(array);
            }
            Console.WriteLine("Test data generated.");
            var stopWatch = new Stopwatch();

            Console.WriteLine("Testing BinarySerializer...");
            var binarySerializer = new BinarySerializer();
            var binarySerialized = new List<byte[]>();
            var binaryDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var array in arrays)
            {
                binarySerialized.Add(binarySerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("BinaryFormatter: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in binarySerialized)
            {
                binaryDeserialized.Add(binarySerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("BinaryFormatter: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);


            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Testing ProtoBuf serializer...");
            var protobufSerializer = new ProtoBufSerializer();
            var protobufSerialized = new List<byte[]>();
            var protobufDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var array in arrays)
            {
                protobufSerialized.Add(protobufSerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("ProtoBuf: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in protobufSerialized)
            {
                protobufDeserialized.Add(protobufSerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("ProtoBuf: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Testing NetSerializer serializer...");
            var netSerializerSerialized = new List<byte[]>();
            var netSerializerDeserialized = new List<int[]>();

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            var netSerializerSerializer = new NS();
            foreach (var array in arrays)
            {
                netSerializerSerialized.Add(netSerializerSerializer.Serialize(array));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("NetSerializer: Serializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            stopWatch.Reset();
            stopWatch.Start();
            foreach (var serialized in netSerializerSerialized)
            {
                netSerializerDeserialized.Add(netSerializerSerializer.Deserialize<int[]>(serialized));
            }
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine("NetSerializer: Deserializing took {0}ms.", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);

            Console.WriteLine("Press any key to end.");
            Console.ReadKey();
        }

        public class BinarySerializer
        {
            private static readonly BinaryFormatter Formatter = new BinaryFormatter();

            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                using (var stream = new MemoryStream())
                {
                    Formatter.Serialize(stream, toSerialize);
                    return stream.ToArray();
                }
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                using (var stream = new MemoryStream(serialized))
                {
                    var result = (T)Formatter.Deserialize(stream);
                    return result;
                }
            }
        }

        public class ProtoBufSerializer
        {
            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                using (var stream = new MemoryStream())
                {
                    ProtoBuf.Serializer.Serialize(stream, toSerialize);
                    return stream.ToArray();
                }
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                using (var stream = new MemoryStream(serialized))
                {
                    var result = ProtoBuf.Serializer.Deserialize<T>(stream);
                    return result;
                }
            }
        }

        public class NS
        {
            NetSerializer.Serializer Serializer = new NetSerializer.Serializer(new Type[] { typeof(int), typeof(int[]) });

            public byte[] Serialize(object toSerialize)
            {
                using (var stream = new MemoryStream())
                {
                    Serializer.Serialize(stream, toSerialize);
                    return stream.ToArray();
                }
            }

            public T Deserialize<T>(byte[] serialized)
            {
                using (var stream = new MemoryStream(serialized))
                {
                    Serializer.Deserialize(stream, out var result);
                    return (T)result;
                }
            }
        }
    }
}

Question 9

Bạn có thể thử bộ tuần tự Salar.Bois có hiệu suất khá. Nó tập trung vào kích thước tải trọng nhưng nó cũng mang lại hiệu suất tốt.

Có các điểm chuẩn trên trang Github nếu bạn muốn tự mình xem và so sánh kết quả.

https://github.com/salarcode/Bois

Question 10

Tôi đã tự do đưa các lớp học của bạn vào trình tạo CGbR .~~Bởi vì nó đang ở giai đoạn đầu nó chưa hỗ trợ DateTime, vì vậy tôi chỉ cần thay thế nó bằng dài.~~ Mã tuần tự hóa được tạo trông giống như sau:

public int Size
{
    get 
    { 
        var size = 24;
        // Add size for collections and strings
        size += Cts == null ? 0 : Cts.Count * 4;
        size += Tes == null ? 0 : Tes.Count * 4;
        size += Code == null ? 0 : Code.Length;
        size += Message == null ? 0 : Message.Length;

        return size;              
    }
}

public byte[] ToBytes(byte[] bytes, ref int index)
{
    if (index + Size > bytes.Length)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("index", "Object does not fit in array");

    // Convert Cts
    // Two bytes length information for each dimension
    GeneratorByteConverter.Include((ushort)(Cts == null ? 0 : Cts.Count), bytes, ref index);
    if (Cts != null)
    {
        for(var i = 0; i < Cts.Count; i++)
        {
            var value = Cts[i];
            value.ToBytes(bytes, ref index);
        }
    }
    // Convert Tes
    // Two bytes length information for each dimension
    GeneratorByteConverter.Include((ushort)(Tes == null ? 0 : Tes.Count), bytes, ref index);
    if (Tes != null)
    {
        for(var i = 0; i < Tes.Count; i++)
        {
            var value = Tes[i];
            value.ToBytes(bytes, ref index);
        }
    }
    // Convert Code
    GeneratorByteConverter.Include(Code, bytes, ref index);
    // Convert Message
    GeneratorByteConverter.Include(Message, bytes, ref index);
    // Convert StartDate
    GeneratorByteConverter.Include(StartDate.ToBinary(), bytes, ref index);
    // Convert EndDate
    GeneratorByteConverter.Include(EndDate.ToBinary(), bytes, ref index);
    return bytes;
}

public Td FromBytes(byte[] bytes, ref int index)
{
    // Read Cts
    var ctsLength = GeneratorByteConverter.ToUInt16(bytes, ref index);
    var tempCts = new List<Ct>(ctsLength);
    for (var i = 0; i < ctsLength; i++)
    {
        var value = new Ct().FromBytes(bytes, ref index);
        tempCts.Add(value);
    }
    Cts = tempCts;
    // Read Tes
    var tesLength = GeneratorByteConverter.ToUInt16(bytes, ref index);
    var tempTes = new List<Te>(tesLength);
    for (var i = 0; i < tesLength; i++)
    {
        var value = new Te().FromBytes(bytes, ref index);
        tempTes.Add(value);
    }
    Tes = tempTes;
    // Read Code
    Code = GeneratorByteConverter.GetString(bytes, ref index);
    // Read Message
    Message = GeneratorByteConverter.GetString(bytes, ref index);
    // Read StartDate
    StartDate = DateTime.FromBinary(GeneratorByteConverter.ToInt64(bytes, ref index));
    // Read EndDate
    EndDate = DateTime.FromBinary(GeneratorByteConverter.ToInt64(bytes, ref index));

    return this;
}

Tôi đã tạo một danh sách các đối tượng mẫu như sau:

var objects = new List<Td>();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
    var obj = new Td
    {
        Message = "Hello my friend",
        Code = "Some code that can be put here",
        StartDate = DateTime.Now.AddDays(-7),
        EndDate = DateTime.Now.AddDays(2),
        Cts = new List<Ct>(),
        Tes = new List<Te>()
    };
    for (int j = 0; j < 10; j++)
    {
        obj.Cts.Add(new Ct { Foo = i * j });
        obj.Tes.Add(new Te { Bar = i + j });
    }
    objects.Add(obj);
}

Kết quả trên máy của tôi trong bản Releasedựng:

var watch = new Stopwatch();
watch.Start();
var bytes = BinarySerializer.SerializeMany(objects);
watch.Stop();

Kích thước: 149000 byte

Thời gian: ~~2.059 mili giây~~ 3,13ms

Chỉnh sửa: Bắt đầu với CGbR 0.4.3 bộ tuần tự nhị phân hỗ trợ DateTime. Thật không may, DateTime.ToBinaryphương pháp này cực kỳ chậm. Tôi sẽ sớm thay thế nó bằng somehting nhanh hơn.

Edit2: Khi sử dụng UTC DateTimebằng cách gọi ToUniversalTime(), hiệu suất được khôi phục và đồng hồ ở 1.669ms .