[轉貼] JSON轉換效能評比 - Json.NET，就決定是你了!

出處：http://blog.darkthread.net/post-2012-06-09-json-net-performance.aspx

專案裡有個小需求，Web API要以JSON格式傳回一個巨大物件(數十MB)。在.NET裡做JSON轉換，依我所知有三種選擇，JavaScriptSerializer、DataContractJsonSerializer及Json.NET。以前沒有想太多，覺得JavaScriptSerializer是.NET內建的，不像Json.NET還需要另外參照Library，又不像DataContractJsonSerializer得動用Stream、Encoding處理字串，應是最方便的做法，所以不少程式都用JavaScriptSerializer處理JSON轉換，長期下來除了日期格式的眉角，倒也沒什麼問題。

但這回在處理大型物件時，便突顯出JavaScriptSerializer的效能問題。用以下的範例來重現:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.IO;

using System.Linq;

using System.Runtime.Serialization;

using System.Text;

using System.Web.Script.Serialization;

namespace ZipSer

{

    internal class Program

    {

        private static void Main(string[] args)

        {

            //隨機假造2萬筆User資料

            List<User> bigList = GenSimData();

            string fileName = "serialized.data";

            int indexToTest = 1024; //用來比對測試的筆數

            //序列化前取出第indexToTest筆資料的顯示內容

            string beforeSer = bigList[indexToTest].Display,

                afterDeser = null;

            JavaScriptSerializer jss = new JavaScriptSerializer();

            //要提高上限，否則物件較大時會產生例外

            jss.MaxJsonLength = int.MaxValue;

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            //將List<User> JSON化

            string json1 = jss.Serialize(bigList);

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Serialization: {0:N0}ms",

                              sw.ElapsedMilliseconds);

            sw.Reset();

            sw.Start();

            //由檔案字串反序列化還原回List<User>

            using (FileStream stm =

                    new FileStream(fileName, FileMode.Open))

            {

                //還原後一樣取出第indexToTest筆的User顯示內容

                afterDeser =

                    (jss.Deserialize<List<User>>(json1))[indexToTest].Display;

            }

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Deserialization: {0:N0}ms", sw.ElapsedMilliseconds);

            //比對還原後的資料是否相同

            Console.WriteLine("Before: {0}", beforeSer);

            Console.WriteLine("After: {0}", afterDeser);

            Console.WriteLine("Pass Test: {0}", beforeSer.Equals(afterDeser));

            Console.Read();

        }

        private static List<User> GenSimData()

        {

            List<User> lst = new List<User>();

            Random rnd = new Random();

            for (int i = 0; i < 20000; i++)

            {

                lst.Add(new User()

                {

                    Id = Guid.NewGuid(),

                    RegDate =

                        DateTime.Today.AddDays(-rnd.Next(5000)),

                    Name = "User" + i,

                    Score = rnd.Next(65535)

                });

            }

            return lst;

        }

        [Serializable]

        private class User

        {

            public Guid Id { get; set; }

            public DateTime RegDate { get; set; }

            public string Name { get; set; }

            public decimal Score { get; set; }

            public string Display

            {

                get

                {

                    return string.Format(

                        "{0} / {1:yyyy-MM-dd} / {2:N0}",

                        Name, RegDate, Score);

                }

            }

        }

    }

}

程式是用前一篇序列化文章的範例修改的，一樣隨機產生一個2萬筆資料的List<User>，但改用JavaScriptSerializer執行JSON序列化及還原。

途中會先遇到一顆地雷，預設JavaScriptSerializer能處理的資料規模有上限，當資料物件大到一定程度(JSON字串超過4MB)，就會發生以下錯誤:

Error during serialization or deserialization using the JSON JavaScriptSerializer. The length of the string exceeds the value set on the maxJsonLength property.

因此，要調整MaxJsonLength屬性，很豪氣地一口氣設到int.MaxValue好了!

Serialization: 717ms
Deserialization: 65,844ms
Before: User1024 / 1999-03-28 / 3,749
After: User1024 / 1999-03-27 / 3,749
Pass Test: False

第二顆地雷出現了，測試的結果是False!! 這是以前提過的老問題。(DateTime經JavaScriptSerializer.Serialize()再JavaScriptSerializer.Deserialize()時會因時區標準不同，對台灣而言而產生8小時的時差，故1999-03-28 00:00:00會變成1999-03-27 16:00:00)

第三顆雷，瞎毁? 反序列化要65秒? 而且這還不是最誇張的，若試著把List<User>的陣列大小提高到30萬筆，jss.Deserialize()執行起來會沒完沒了，有種會一直到跑到天荒地老的fu... (至少已經遠超出我耐性的極限，沒等到結果我就卡歌了... 你知道的，身為一個中年程序員，可不想拿所剩不多的歲月跟它瞎耗) 想想，或許MaxJsonLength預設2097152是有原因的。

接著來試試DataContractJsonSerializer:

            DataContractJsonSerializer dcjs =

                new DataContractJsonSerializer(bigList.GetType());

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            //將List<User> JSON化

            MemoryStream ms = new MemoryStream();

            dcjs.WriteObject(ms, bigList);

            ms.Flush();

            string json1 = Encoding.UTF8.GetString(ms.ToArray());

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Serialization: {0:N0}ms",

                              sw.ElapsedMilliseconds);

            sw.Reset();

            sw.Start();

            //由檔案字串反序列化還原回List<User>

            using (FileStream stm =

                    new FileStream(fileName, FileMode.Open))

            {

                //還原後一樣取出第indexToTest筆的User顯示內容

                MemoryStream ms2 =

                    new MemoryStream(Encoding.UTF8.GetBytes(json1));

                afterDeser =

                    ((List<User>)dcjs.ReadObject(ms2))[indexToTest].Display;

            }

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Deserialization: {0:N0}ms", sw.ElapsedMilliseconds);

結果合理多了，序列化及反序化都約在0.5秒完成! 也沒有發生日期轉換誤差。

Serialization: 459ms
Deserialization: 568ms
Before: User1024 / 2010-09-13 / 38,262
After: User1024 / 2010-09-13 / 38,262
Pass Test: True

壓軸上場，請廣受好評的Json.NET出來露一手:

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Start();

            //將List<User> JSON化

            string json1 = JsonConvert.SerializeObject(bigList);

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Serialization: {0:N0}ms",

                              sw.ElapsedMilliseconds);

            sw.Reset();

            sw.Start();

            //由檔案字串反序列化還原回List<User>

            using (FileStream stm =

                    new FileStream(fileName, FileMode.Open))

            {

                //還原後一樣取出第indexToTest筆的User顯示內容

                afterDeser =

                    (JsonConvert.DeserializeObject<List<User>>(json1))

                    [indexToTest].Display;

            }

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("Deserialization: {0:N0}ms", sw.ElapsedMilliseconds);

測試成績出爐，與DataContractJsonSerializer相比，序列化速度慢一點點，但反序列化則快了不少:

Serialization: 536ms
Deserialization: 415ms
Before: User1024 / 2007-07-11 / 5,229
After: User1024 / 2007-07-11 / 5,229
Pass Test: True

綜合評量後，做個簡單結論:

1. JavaScriptSerializer處理大型物件的效能令人髮指... (或許也是MaxJsonLength預設值不大的原因) 而日期時間還原後需要額外校正，看起來只適用於小型物件、沒有日期型別、不想加掛Library的場合。
2. DataContractJsonSerializer屬BCL內建，雖然使用時必須動用MemoryStream，但也等於提供加入壓縮、加密或其他處理的方便管道，在某些情場下很有用。
3. Json.NET的轉換語法最簡便(直接用static方法搞定，不需要建構物件)，處理效能出色，日期時間格式預設也符合常見的ISO 8601標準(即2012-12-21T00:00:00Z)，跟一些Client Library較無整合問題，還支援動態物件及其他附加特色，而以往被我嫌棄的需額外下載及加入參考的缺點，現在靠NuGet已能輕鬆解決，對我的需求而言，榮登最佳解決方案。

PS: 如想進一步了解，Json.NET網站有完整的功能比較表，也有一分跟JavaScriptSerializer、DataContractJsonSerializer的效能評測(不過，該案例應針對Json.NET的強項調整過，Json.NET的表現好得未免太嚇人 XD)，還有說明文件(瀏覽文件後才發現Json.NET的功能跟擴充性真是踏馬的多)，有興趣的朋友可以參考。