背景和目的

本文介绍了几个常用的序列化和反序列化库，包括System.Text.Json、Newtonsoft.Json、 Protobuf-Net、MessagePack-Net，我们将对这些库进行性能测评

性能测试

测评电脑配置

准备工作

0、导入Nuget包

1、Bogus(34.0.2)
2、MessagePack(2.5.124) 3、Newtonsoft.Json(13.0.3)
4、protobuf-net(3.2.26)
5、System.Reactive(6.0.0)

1、性能测试函数

IObservable<object> Measure(Action action, int times = 5)
{
 return Enumerable.Range(1, times).Select(i =>
 {
 var sw = Stopwatch.StartNew();
 long memory1 = GC.GetTotalMemory(true);
 long allocate1 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);
 {
 action();
 }
 long allocate2 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);
 long memory2 = GC.GetTotalMemory(true);
 sw.Stop();
 return new
 {
 次数 = i,
 分配内存 = (allocate2 - allocate1).ToString("N0"),
 内存提高 = (memory2 - memory1).ToString("N0"),
 耗时 = sw.ElapsedMilliseconds,
 };
 }).ToObservable();
}

这个测量函数的它的作用

多次执行指定的动作，并测量每次执行该动作时的内存分配和执行时间。

然后，对于每次操作，它创建并返回一个新的匿名对象，该对象包含以下属性：

次数：操作的次数。
分配内存：操作期间分配的内存量（操作结束后的已分配字节减去操作开始前的已分配字节）。
内存提高：操作期间内存的增加量（操作结束后的总内存减去操作开始前的总内存）。
耗时：操作的执行时间（以毫秒为单位）。

2、生成随机数据的函数

IEnumerable<User> WriteData()
{
 var data = new Bogus.Faker<User>()
 .RuleFor(x => x.Id, x => x.IndexFaker + 1)
 .RuleFor(x => x.Gender, x => x.Person.Gender)
 .RuleFor(x => x.FirstName, (x, u) => x.Name.FirstName(u.Gender))
 .RuleFor(x => x.LastName, (x, u) => x.Name.LastName(u.Gender))
 .RuleFor(x => x.Email, (x, u) => x.Internet.Email(u.FirstName, u.LastName))
 .RuleFor(x => x.BirthDate, x => x.Person.DateOfBirth)
 .RuleFor(x => x.Company, x => x.Person.Company.Name)
 .RuleFor(x => x.Phone, x => x.Person.Phone)
 .RuleFor(x => x.Website, x => x.Person.Website)
 .RuleFor(x => x.SSN, x => x.Person.Ssn())
 .GenerateForever().Take(6_0000);
 return data;
}

Bogus 是一个非常有用的 C# 库，它可以帮助你生成伪造的数据，或者说“假数据”。这在测试或开发阶段非常有用，你可以使用它来填充数据库，或者在没有实际用户数据的情况下测试应用程序。

如果想详细了解使用请参考 这篇文章https://www.cnblogs.com/sdflysha/p/20190821-generate-lorem-data.html

3、数据实体类

[MessagePackObject, ProtoContract]
public class User
{
 [Key(0), ProtoMember(1)]
 public int Id { get; set; }
 [Key(1), ProtoMember(2)]
 public int Gender { get; set; }
 [Key(2), ProtoMember(3)]
 public string FirstName { get; set; }
 [Key(3), ProtoMember(4)]
 public string LastName { get; set; }
 [Key(4), ProtoMember(5)]
 public string Email { get; set; }
 [Key(5), ProtoMember(6)]
 public DateTime BirthDate { get; set; }
 [Key(6), ProtoMember(7)]
 public string Company { get; set; }
 [Key(7), ProtoMember(8)]
 public string Phone { get; set; }
 [Key(8), ProtoMember(9)]
 public string Website { get; set; }
 [Key(9), ProtoMember(10)]
 public string SSN { get; set; }
}

开始性能测试

以下测试代码会加入写入文件，以模拟真实的使用场景，性能怎么样

1、System.Text.Json 性能测试

序列化测试代码

void TextJsonWrite()
{
 var data = WriteData();
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data1.json");
 using var file = File.Create(path);
 System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(file,data);
 })
 .Dump();
}

文件大小：14.3MB

测试结果

反序列化测试代码

void TextJsonRead()
{
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data1.json");
 byte[] bytes = File.ReadAllBytes(path);
 System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<List<User>>(bytes);
 }).Dump();
}

测试结果

2、Newtonsoft.Json 性能测试

序列化测试代码

void JsonNetWrite()
{
 var data = WriteData();
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data2.json");
 var jsonData = Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(data);
 File.WriteAllText(path, jsonData);
 })
 .Dump();
}

文件大小：14.3MB

测试结果

反序列化测试代码

void JsonNetRead()
{
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data2.json");
 var jsonData = File.ReadAllText(path);
 var data = Newtonsoft.Json.JsonConvert.DeserializeObject<List<User>>(jsonData);
 })
 .Dump();
}

测试结果

3、ProtobufNet 性能测试

序列化测试代码

void ProtobufNetWrite()
{
 var data = WriteDataTwo();
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data3.bin");
 using var file = File.Create(path);
 Serializer.Serialize(file, data);
 }).Dump();
}

文件大小：7.71MB

测试结果

反序列化测试代码

void ProtobufNetRead()
{
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "test-data3.bin");
 using var file = File.OpenRead(path);
 Serializer.Deserialize<List<UserProtobuf>>(file);
 }
 ).Dump();
}

测试结果

4、MessagePack-Net 性能测试

序列化测试代码

void MessagePackNetWrite()
{
 var data = WriteDataThreee();
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "UserMessagePackData.bin");
 using var file = File.Create(path);
 MessagePackSerializer.Serialize(file, data);
 }).Dump();
}

文件大小：7.21MB

测试结果

反序列化测试代码

void MessagePackNetRead()
{
 Measure(() =>
 {
 string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop), "UserMessagePackData.bin");
 byte[] bytes = File.ReadAllBytes(path);
 MessagePackSerializer.Deserialize<List<UserMessagePack>>(bytes);
 }).Dump();
}

测试结果

结论

序列化性能测试结果

反序列化性能测试结果

注：

1、 分配内存比例、耗时比例和文件大小比例都以 Newtonsoft.Json 的数值为基准，计算出的百分比表示在相比于 Newtonsoft.Json 的表现。
2、 分配内存平均数、耗时平均数是通过将给定的五次测试结果取平均值得出的。
3、 文件大小是由测试代码生成的文件大小，计算出的百分比表示在相比于 Newtonsoft.Json 的表现。

基于上述表格，我们可以得出以下结论：

1. 内存分配：在内存分配方面，ProtobufNet 和 MessagePack-Net 显著优于 System.Text.Json 和 Newtonsoft.Json。它们的内存分配仅为 Newtonsoft.Json 的 0.01% 和 0.003%，这表明它们在处理大数据时的内存效率非常高。

2. 耗时：在耗时方面，ProtobufNet 和 MessagePack-Net 也表现出超过其他两个库的性能。ProtobufNet 的耗时为 Newtonsoft.Json 的 3.6%，而 MessagePack-Net 的耗时仅为 2.1%。这意味着它们在处理大量数据时的速度非常快。

3. 文件大小：在生成的文件大小方面，ProtobufNet 和 MessagePack-Net 的文件大小明显小于 System.Text.Json 和 Newtonsoft.Json。ProtobufNet 和 MessagePack-Net 的文件大小分别为 Newtonsoft.Json 文件大小的 53.9% 和 50.4%。这说明它们的序列化效率更高，能够生成更小的文件。

4. System.Text.Json vs Newtonsoft.Json：在比较这两个库时，System.Text.Json 在内存分配和耗时方面都稍微优于 Newtonsoft.Json，但差距不大。在文件大小方面，它们的表现相同。

综上所述，如果考虑内存分配、处理速度和文件大小，ProtobufNet 和 MessagePack-Net 的性能明显优于 System.Text.Json 和 Newtonsoft.Json。

5、总结

基于上面的数据，个人一些看法，虽然我们平常用的是Newtonsoft.Json,但了解一些其他一些比较好的库的使用可以扩展视野，本次测试的库虽然加入了写入文件这方面的因素，但对性能影响不是很大，本以为ProtobufNet已经是性能最好的了，但上面的测试结果，显然 MessagePack-Net 性能最好，还有一个意外发现，针对NetCore 6.0，新出的库System.Text.Json性能比Newtonsoft.Json好5%