System.Text.Json与Newtonsoft.Json Json序列化与反序列化性能对比

JSON已经成为几乎所有现代.NET应用程序的重要组成部分。目前.NET处理JSON主要使用System.Text.Json和Newtonsoft.Json这两个库。

从.NET Core 3.0开始，System.Text.Json就作为内置的Json序列化与反序列化工具，以替代Newtonsoft.Json（据说Newtonsoft.Json的开发者都入职微软了）。根据微软官方描述，相对于Newtonsoft.Json，可以获得1.3倍速--5倍的速度，具体也取决于使用场景。

于是我做了个实验，来对比了下System.Text.Json和Newtonsoft.Json的序列化与反序列化的性能。顺便加入了已经弃用的二进制序列化方式。

实验方法为对同一个对象进行序列化和反序列化，反复执行100000次，取20次的平均时间。对照组有4个，分别是BinaryFormatter、System.Text.Json一般字符串序列化、System.Text.Json Utf8Bytes序列化、Newtonsoft.Json序列化。

相对Newtonsoft.Json而言，System.Text.Json序列化和反序列化更加严格，比如默认区分发大小写，不会序列化公共字段等。为了贴合日常使用场景，System.Text.Json测试方法解除了一些限制，并加入了4个常用的自定义JsonConverter类型。

System.Text.Json的JsonSerializerOptions构造方法如下：

private static JsonSerializerOptions BuildOptions(JsonSerializerOptions options)
{
    if (options == null)
    {
        lock (_locker)
        {
            if (_options == null)
            {
                _options = new JsonSerializerOptions()
                {
                    Encoder = JavaScriptEncoder.Create(UnicodeRanges.All),
                    //忽略大小写
                    PropertyNameCaseInsensitive = true,
                    //允许注释
                    ReadCommentHandling = JsonCommentHandling.Skip,
                    //允许尾随逗号
                    AllowTrailingCommas = true,
                    //允许将字符串读取为数字
                    NumberHandling = JsonNumberHandling.AllowReadingFromString,
                    //包含公共字段
                    IncludeFields = true,

                };
                _options.Converters.Add(new DateTimeConverter());
                _options.Converters.Add(new DateTimeNullableConverter());
                _options.Converters.Add(new ExceptionConverter());
                _options.Converters.Add(new TypeConverter());
            }
        }
    }
    return _options;
}

测试对象如下：

 [Serializable]
 public class SystemLog
 {
     public int Id { get; set; }

     public string LogType { get; set; }

     public string Describe { get; set; }

     public string Localtion { get; set; }

     public string Stack { get; set; }

     public DateTime CreateTime { get; set; }

     public Guid Guid { get; set; }

     public Dictionary<string, object> ExtFileds { get; set; }
 }

private static readonly SystemLog testModel = new SystemLog()
{
    Id = 1,
    LogType = "Error",
    Describe = "这个是描述，这个是描述，这个是描述，这个是描述，这个是描述",
    Stack = "",
    CreateTime = DateTime.Parse("2022-07-10"),
    Guid = Guid.NewGuid(),
    ExtFileds = new Dictionary<string, object>()
    {
        { "A", DateTime.Parse("2022-07-10")},
        { "B", "AAAAAA"},
    }
};

测试电脑环境：
CPU: i7-12700KF 3.61 GHz
内存：DDR4 3600 32G

使用包版本：

Newtonsoft.Json：13.0.1
System.Text.Json：6.0.5
.NET：6.0

测试结果如下：

100000次序列化耗时：

二进制序列化：2405ms
System.Text.Json：279ms
System.Text.Json Utf8Bytes：217ms
Newtonsoft.Json：287ms

在这个场景下面，System.Text.Json比Newtonsoft.Json快了3%，System.Text.Json Utf8Bytes比Newtonsoft.Json快了24%，System.Text.Json Utf8Bytes比System.Text.Json快了0.22%。

根据测试结果，不难看出，System.Text.Json相对Newtonsoft.Json而言，确实有性能优势。特别是序列化UTF-8 字节数组时，对比更加明显， 出现这种差别的原因是字节（作为 UTF-8）不需要转换为字符串 (UTF-16)。

在进行实验时，额外加入了二进制序列化（BinaryFormatter）的对照组。结果很让人意外，BinaryFormatter在对同一对象的序列化和反序列100000次耗时2405ms，比常见的Json序列化慢了7-8倍，序列化之后的byte数组更比json通过UTF8编码后的byte数组大了6.5倍，原因是二进制序列化后的结果包含大量的元数据。

微软官方已经抛弃了BinaryFormatter ，因为二进制序列化可能会十分危险。 有关详细信息，可以参阅 BinaryFormatter 安全指南。

测试代码：

如有任何不正确地方法，还请多多指教，大家一起交流学习。