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
库名称 | 介绍 | Github地址 |
---|---|---|
System.Text.Json | .NET Core 3.0及以上版本的内置JSON库,用于读写JSON文本。它提供了高性能和低分配的功能。 | System.Text.Json |
Newtonsoft.Json | 也被称为Json.NET,是.NET中最常用的JSON序列化库之一。它提供了灵活的方式来转换.NET对象为JSON字符串,以及将JSON字符串转换为.NET对象。 | Newtonsoft.Json |
Protobuf-Net | .NET版本的Google’s Protocol Buffers序列化库。Protocol Buffers是一种语言中立、平台中立、可扩展的序列化结构数据的方法。 | Protobuf-Net |
MessagePack-Net | MessagePack是一个高效的二进制序列化格式,它允许你在JSON-like的格式中交换数据,但是更小、更快、更简单。 | MessagePack-Net |
性能测试
测评电脑配置
组件 | 规格 |
---|---|
CPU | 11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-11320H |
内存 | 40 GB DDR4 3200MHz |
操作系统 | Microsoft Windows 10 专业版 |
电源选项 | 已设置为高性能 |
软件 | LINQPad 7.8.5 Beta |
运行时 | .NET 7.0.10 |
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
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 WriteData()
{
var data = new Bogus.Faker()
.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)
服务器托管网.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
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 1,429,688,200 | 67,392 | 2494 |
2 | 1,429,960,352 | 320 | 2610 |
3 | 1,429,596,256 | 8 | 2615 |
4 | 1,430,126,504 | -64 | 2753 |
5 | 1,429,549,184 | -432 | 2918 |
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>(bytes);
}).Dump();
}
测试结果
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 42,958,536 | 43,728 | 212 |
2 | 43,093,448 | 48 | 185 |
3 | 42,884,408 | 24 | 120 |
4 | 42,883,312 | 24 | 129 |
5 | 43,100,896 | 24 | 117 |
2、Newtonsoft.Json 性能测试
序列化测试代码
void JsonNetWrite()
{
var data = WriteData();
Measure(() =>
{
string path = 服务器托管网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
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 1,494,035,696 | 42,608 | 2196 |
2 | 1,494,176,144 | 320 | 2289 |
3 | 1,494,684,672 | -24 | 2899 |
4 | 1,494,292,376 | 2,152 | 3393 |
5 | 1,495,260,472 | 64 | 3499 |
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>(jsonData);
})
.Dump();
}
测试结果
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 92,556,920 | 63,216 | 275 |
2 | 92,659,784 | 48 | 314 |
3 | 92,407,736 | 24 | 245 |
4 | 92,616,912 | 24 | 276 |
5 | 92,416,128 | 24 | 305 |
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
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 712,168 | 163,512 | 170 |
2 | 6,760 | -192 | 111 |
3 | 7,040 | 280 | 97 |
4 | 6,760 | 24 | 66 |
5 | 244,200 | 0 | 68 |
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>(file);
}
).Dump();
}
测试结果
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 29,485,888 | 1,084,240 | 113 |
2 | 28,242,856 | 48 | 96 |
3 | 28,340,672 | 24 | 85 |
4 | 28,333,088 | 24 | 80 |
5 | 28,242,856 | 24 | 76 |
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
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 80,552 | 9,512 | 52 |
2 | 7,432 | 24 | 46 |
3 | 7,432 | 24 | 45 |
4 | 120,400 | -1,072 | 46 |
5 | 7,432 | 24 | 48 |
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>(bytes);
}).Dump();
}
测试结果
次数 | 分配内存 | 内存提高 | 耗时 |
---|---|---|---|
1 | 35,804,728 | 24 | 82 |
2 | 35,804,728 | 24 | 65 |
3 | 35,804,728 | 24 | 56 |
4 | 35,804,728 | 32 | 66 |
5 | 35,806,248 | 848 | 80 |
结论
序列化性能测试结果
性能测试名称 | 分配内存平均数 (bytes) | 耗时平均数 (ms) | 文件大小 (MB) | 分配内存百分比 (%) | 耗时百分比 (%) | 文件大小百分比 (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
Newtonsoft.Json | 1,494,489,872 | 2,855 | 14.3 | 100 | 100 | 100 |
System.Text.Json | 1,429,784,099 | 2,678 | 14.3 | 95 | 93.8 | 100 |
ProtobufNet | 195,385 | 102 | 7.71 | 0.013 | 3.5 | 53.9 |
MessagePack-Net | 44,649 | 47 | 7.21 | 0.0029 | 1.6 | 50.4 |
反序列化性能测试结果
性能测试名称 | 分配内存平均数 (bytes) | 耗时平均数 (ms) | 分配内存百分比 (%) | 耗时百分比 (%) |
---|---|---|---|---|
Newtonsoft.Json | 92,531,496 | 283 | 100 | 100 |
System.Text.Json | 42,807,420 | 152 | 46.2 | 54.7 |
ProtobufNet | 28,529,072 | 90 | 30.8 | 31.8 |
MessagePack-Net | 35,805,032 | 69 | 38.6 | 24.3 |
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:
-
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。
-
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。
-
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。
-
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%
作者 => 百宝门瞿佑明
原文地址:https://blog.baibaomen.com/深度比较常见库中序列化和反序列化性能的性能差/
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