Как сериализовать свойства производных классов с помощью System.Text.Json

Из этой статьи вы узнаете, как сериализовать свойства производных классов с System.Text.Json помощью пространства имен.

Сериализация свойств производных классов

Начиная с .NET 7, System.Text.Json поддерживает сериализацию и десериализацию многоморфных типов с заметками атрибутов.

Например, предположим, что у вас есть класс WeatherForecastBase и производный класс WeatherForecastWithCity:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity))]
public class WeatherForecastBase
{
    public DateTimeOffset Date { get; set; }
    public int TemperatureCelsius { get; set; }
    public string? Summary { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity))>
Public Class WeatherForecastBase
    Public Property [Date] As DateTimeOffset
    Public Property TemperatureCelsius As Integer
    Public Property Summary As String
End Class

public class WeatherForecastWithCity : WeatherForecastBase
{
    public string? City { get; set; }
}

Public Class WeatherForecastWithCity
    Inherits WeatherForecastBase
    Public Property City As String
End Class

Предположим также, что аргумент типа метода Serialize<TValue> во время компиляции WeatherForecastBase:

options = new JsonSerializerOptions
{
    WriteIndented = true
};
jsonString = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(weatherForecastBase, options);

options = New JsonSerializerOptions With {
    .WriteIndented = True
}
jsonString = JsonSerializer.Serialize(WeatherForecastBase, options)

В этом сценарии свойство сериализуется, City так как weatherForecastBase объект на самом деле WeatherForecastWithCity является объектом. Эта конфигурация включает полиморфную сериализацию для WeatherForecastBaseконкретного типа WeatherForecastWithCityсреды выполнения:

{
  "City": "Milwaukee",
  "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
  "TemperatureCelsius": 15,
  "Summary": "Cool"
}

Несмотря на то, что загрузка полезных данных WeatherForecastBase поддерживается, она не будет материализоваться как тип WeatherForecastWithCityвремени выполнения. Вместо этого он будет материализоваться как тип WeatherForecastBaseвремени выполнения:

WeatherForecastBase value = JsonSerializer.Deserialize<WeatherForecastBase>("""
    {
      "City": "Milwaukee",
      "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
      "TemperatureCelsius": 15,
      "Summary": "Cool"
    }
    """);

Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity); // False

Dim value As WeatherForecastBase = JsonSerializer.Deserialize(@"
    {
      "City": "Milwaukee",
      "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
      "TemperatureCelsius": 15,
      "Summary": "Cool"
    }")

Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity) // False

В следующем разделе описывается, как добавить метаданные для включения кругового обхода производного типа.

Полиморфный тип дискриминационных типов

Чтобы включить полиморфную десериализацию, необходимо указать тип дискриминационный для производного класса:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastBase), typeDiscriminator: "base")]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity), typeDiscriminator: "withCity")]
public class WeatherForecastBase
{
    public DateTimeOffset Date { get; set; }
    public int TemperatureCelsius { get; set; }
    public string? Summary { get; set; }
}

public class WeatherForecastWithCity : WeatherForecastBase
{
    public string? City { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastBase), "base")>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity), "withCity")>
Public Class WeatherForecastBase
    Public Property [Date] As DateTimeOffset
    Public Property TemperatureCelsius As Integer
    Public Property Summary As String
End Class

Public Class WeatherForecastWithCity
    Inherits WeatherForecastBase
    Public Property City As String
End Class

В добавленных метаданных, в частности, тип дискриминационный, сериализатор может сериализовать и десериализировать полезные данные в качестве WeatherForecastWithCity типа из базового типа WeatherForecastBase. Сериализация выдает JSON вместе с дискриминационными метаданными типа:

WeatherForecastBase weather = new WeatherForecastWithCity
{
    City = "Milwaukee",
    Date = new DateTimeOffset(2022, 9, 26, 0, 0, 0, TimeSpan.FromHours(-5)),
    TemperatureCelsius = 15,
    Summary = "Cool"
}
var json = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(weather, options);
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//   {
//     "$type" : "withCity",
//     "City": "Milwaukee",
//     "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
//     "TemperatureCelsius": 15,
//     "Summary": "Cool"
//   }

Dim weather As WeatherForecastBase = New WeatherForecastWithCity With
{
    .City = "Milwaukee",
    .[Date] = New DateTimeOffset(2022, 9, 26, 0, 0, 0, TimeSpan.FromHours(-5)),
    .TemperatureCelsius = 15,
    .Summary = "Cool"
}
Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(weather, options)
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'   {
'     "$type" : "withCity",
'     "City": "Milwaukee",
'     "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
'     "TemperatureCelsius": 15,
'     "Summary": "Cool"
'   }

С дискриминационным типом сериализатор может десериализировать полезные данные полиморфно следующим образом WeatherForecastWithCity:

WeatherForecastBase value = JsonSerializer.Deserialize<WeatherForecastBase>(json);
Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity); // True

Dim value As WeatherForecastBase = JsonSerializer.Deserialize(json)
Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity) // True

JsonSerializerOptions options = new() { AllowOutOfOrderMetadataProperties = true };
JsonSerializer.Deserialize<Base>("""{"Name":"Name","$type":"derived"}""", options);

Смешивание и дискриминационные форматы типов

Идентификаторы дискриминационных типов допустимы либо в string int формах, поэтому ниже приведены допустимые значения:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity), 0)]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithTimeSeries), 1)]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithLocalNews), 2)]
public class WeatherForecastBase { }

var json = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(new WeatherForecastWithTimeSeries());
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//   {
//    "$type" : 1,
//    Omitted for brevity...
//   }

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity), 0)>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithTimeSeries), 1)>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithLocalNews), 2)>
Public Class WeatherForecastBase
End Class

Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(Of WeatherForecastBase)(New WeatherForecastWithTimeSeries())
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'  {
'    "$type" : 1,
'    Omitted for brevity...
'  }

Хотя API поддерживает смешанные и соответствующие конфигурации типов, не рекомендуется. Общая рекомендация состоит в том, чтобы использовать либо все дискриминационные типы, все string int дискриминационные типы, либо вообще не дискриминационные. В следующем примере показано, как смешивать конфигурации типов и соответствовать дискриминационным конфигурациям.

[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), typeDiscriminator: 3)]
[JsonDerivedType(typeof(FourDimensionalPoint), typeDiscriminator: "4d")]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public sealed class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), 3)>
<JsonDerivedType(GetType(FourDimensionalPoint), "4d")>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

В предыдущем примере BasePoint тип не имеет дискриминационный тип, в то время как ThreeDimensionalPoint тип имеет дискриминационный int тип и FourDimensionalPoint имеет тип дискриминационный string .

using System.Text.Json;
using System.Text.Json.Serialization;

PerformRoundTrip<BasePoint>();
PerformRoundTrip<ThreeDimensionalPoint>();
PerformRoundTrip<FourDimensionalPoint>();

static void PerformRoundTrip<T>() where T : BasePoint, new()
{
    var json = JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(new T());
    Console.WriteLine(json);

    BasePoint? result = JsonSerializer.Deserialize<BasePoint>(json);
    Console.WriteLine($"result is {typeof(T)}; // {result is T}");
    Console.WriteLine();
}
// Sample output:
//   { "X": 541, "Y": 503 }
//   result is BasePoint; // True
//
//   { "$type": 3, "Z": 399, "X": 835, "Y": 78 }
//   result is ThreeDimensionalPoint; // True
//
//   { "$type": "4d", "W": 993, "Z": 427, "X": 508, "Y": 741 }
//   result is FourDimensionalPoint; // True

Imports System.Text.Json
Imports System.Text.Json.Serialization

Module Program
    Sub Main()
        PerformRoundTrip(Of BasePoint)()
        PerformRoundTrip(Of ThreeDimensionalPoint)()
        PerformRoundTrip(Of FourDimensionalPoint)()
    End Sub

    Private Sub PerformRoundTrip(Of T As {BasePoint, New})()
        Dim json = JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(New T())
        Console.WriteLine(json)

        Dim result As BasePoint = JsonSerializer.Deserialize(Of BasePoint)(json)
        Console.WriteLine($"result is {GetType(T)}; // {TypeOf result Is T}")
        Console.WriteLine()
    End Sub
End Module
' Sample output:
'   { "X": 649, "Y": 754 }
'   result is BasePoint; // True
'
'   { "$type": 3, "Z": 247, "X": 814, "Y": 56 }
'   result is ThreeDimensionalPoint; // True
'
'   { "$type": "4d", "W": 427, "Z": 193, "X": 112, "Y": 935 }
'   result is FourDimensionalPoint; // True

Настройка имени дискриминационных типов

Имя свойства по умолчанию для дискриминационных $typeтипов. Чтобы настроить имя свойства, используйте JsonPolymorphicAttribute приведенный ниже пример:

[JsonPolymorphic(TypeDiscriminatorPropertyName = "$discriminator")]
[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), typeDiscriminator: "3d")]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public sealed class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

<JsonPolymorphic(TypeDiscriminatorPropertyName:="$discriminator")>
<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), "3d")>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

В приведенном выше коде JsonPolymorphic атрибут настраивает TypeDiscriminatorPropertyName значение "$discriminator" . При настройке имени дискриминационных типов в следующем примере показан ThreeDimensionalPoint тип, сериализованный как JSON:

BasePoint point = new ThreeDimensionalPoint { X = 1, Y = 2, Z = 3 };
var json = JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(point);
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//  { "$discriminator": "3d", "X": 1, "Y": 2, "Z": 3 }

Dim point As BasePoint = New ThreeDimensionalPoint With { .X = 1, .Y = 2, .Z = 3 }
Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(point)
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'  { "$discriminator": "3d", "X": 1, "Y": 2, "Z": 3 }

Обработка неизвестных производных типов

Чтобы обрабатывать неизвестные производные типы, необходимо отказаться от такой поддержки с помощью заметки на базовом типе. Рассмотрим следующую иерархию типов:

[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint))]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint))>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

Так как конфигурация явно не поддерживается FourDimensionalPoint, попытка сериализовать экземпляры FourDimensionalPoint , как BasePoint это приведет к исключению во время выполнения:

JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(new FourDimensionalPoint()); // throws NotSupportedException

JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(New FourDimensionalPoint()) ' throws NotSupportedException

Поведение по умолчанию можно изменить с помощью JsonUnknownDerivedTypeHandling перечисления, которое можно указать следующим образом:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToBaseType)]
[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint))]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling:=JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToBaseType)>
<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint))>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

Вместо возврата к базовому типу можно использовать FallBackToNearestAncestor параметр для возврата к контракту ближайшего объявленного производного типа:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)]
[JsonDerivedType(typeof(BasePoint))]
public interface IPoint { }

public class BasePoint : IPoint { }

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint { }

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)>
<JsonDerivedType(GetType(BasePoint)>
Public Interface IPoint
End Interface

Public Class BasePoint
    Inherits IPoint
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
End Class

При использовании конфигурации, аналогичной приведенному выше, ThreeDimensionalPoint тип будет сериализован как BasePoint:

// Serializes using the contract for BasePoint
JsonSerializer.Serialize<IPoint>(new ThreeDimensionalPoint());

' Serializes using the contract for BasePoint
JsonSerializer.Serialize(Of IPoint)(New ThreeDimensionalPoint())

Тем не менее, падение к ближайшему предку признает возможность "алмаза" неоднозначности. Рассмотрим следующую иерархию типов в качестве примера:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)]
[JsonDerivedType(typeof(BasePoint))]
[JsonDerivedType(typeof(IPointWithTimeSeries))]
public interface IPoint { }

public interface IPointWithTimeSeries : IPoint { }

public class BasePoint : IPoint { }

public class BasePointWithTimeSeries : BasePoint, IPointWithTimeSeries { }

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling:=JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)>
<JsonDerivedType(GetType(BasePoint))>
<JsonDerivedType(GetType(IPointWithTimeSeries))>
Public Interface IPoint
End Interface

Public Interface IPointWithTimeSeries
    Inherits IPoint
End Interface

Public Class BasePoint
    Implements IPoint
End Class

Public Class BasePointWithTimeSeries
    Inherits BasePoint
    Implements IPointWithTimeSeries
End Class

В этом случае BasePointWithTimeSeries тип можно сериализовать как либо либо BasePoint либо IPointWithTimeSeries , так как они являются прямыми предками. Эта неоднозначность приведет NotSupportedException к возникновению ошибки при попытке сериализации экземпляра BasePointWithTimeSeries как IPoint.

// throws NotSupportedException
JsonSerializer.Serialize<IPoint>(new BasePointWithTimeSeries());

' throws NotSupportedException
JsonSerializer.Serialize(Of IPoint)(New BasePointWithTimeSeries())

Настройка полиморфизма с помощью модели контракта

В случаях использования, когда заметки атрибутов являются непрактическими или невозможными (например, большими моделями предметных областей, межсоборными иерархиями или иерархиями в сторонних зависимостях), чтобы настроить полиморфизм использовать модель контракта. Модель контракта — это набор API, которые можно использовать для настройки полиморфизма в иерархии типов путем создания настраиваемого DefaultJsonTypeInfoResolver подкласса, который динамически предоставляет полиморфную конфигурацию для каждого типа, как показано в следующем примере:

public class PolymorphicTypeResolver : DefaultJsonTypeInfoResolver
{
    public override JsonTypeInfo GetTypeInfo(Type type, JsonSerializerOptions options)
    {
        JsonTypeInfo jsonTypeInfo = base.GetTypeInfo(type, options);

        Type basePointType = typeof(BasePoint);
        if (jsonTypeInfo.Type == basePointType)
        {
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions = new JsonPolymorphismOptions
            {
                TypeDiscriminatorPropertyName = "$point-type",
                IgnoreUnrecognizedTypeDiscriminators = true,
                UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FailSerialization,
                DerivedTypes =
                {
                    new JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), "3d"),
                    new JsonDerivedType(typeof(FourDimensionalPoint), "4d")
                }
            };
        }

        return jsonTypeInfo;
    }
}

Public Class PolymorphicTypeResolver
    Inherits DefaultJsonTypeInfoResolver

    Public Overrides Function GetTypeInfo(
        ByVal type As Type,
        ByVal options As JsonSerializerOptions) As JsonTypeInfo

        Dim jsonTypeInfo As JsonTypeInfo = MyBase.GetTypeInfo(type, options)
        Dim basePointType As Type = GetType(BasePoint)

        If jsonTypeInfo.Type = basePointType Then
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions = New JsonPolymorphismOptions With {
                .TypeDiscriminatorPropertyName = "$point-type",
                .IgnoreUnrecognizedTypeDiscriminators = True,
                .UnknownDerivedTypeHandling =
                    JsonUnknownDerivedTypeHandling.FailSerialization
            }
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions.DerivedTypes.Add(
                New JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), "3d"))
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions.DerivedTypes.Add(
                New JsonDerivedType(GetType(FourDimensionalPoint), "4d"))
        End If

        Return jsonTypeInfo
    End Function
End Class

Дополнительные сведения о полиморфной сериализации

• Полиморфная сериализация поддерживает производные типы, которые были явно приняты через .JsonDerivedTypeAttribute Необъявленные типы приводят к исключению во время выполнения. Поведение можно изменить, настроив JsonPolymorphicAttribute.UnknownDerivedTypeHandling свойство.
• Полиморфная конфигурация, указанная в производных типах, не наследуется полиморфной конфигурацией в базовых типах. Базовый тип должен быть настроен независимо.
• Полиморфные иерархии поддерживаются для обоих interface class типов.
• Полиморфизм, использующий дискриминационные типы, поддерживается только для иерархий типов, использующих преобразователи по умолчанию для объектов, коллекций и типов словарей.
• Полиморфизм поддерживается в создании источников на основе метаданных, но не в создании источника быстрого пути.

См. также

• Обзор System.Text.Json
• Сериализация и десериализация JSON