自行开发高效精简的二进制序列化库（支持精简框架集）

在06年开发基于Window CE的嵌入式组态软件时就曾遇到序列化问题，由于程序运行在Window CE平台，其上的.Net Compact Framework仅支持XML序列化，而XML序列化不仅序列化后的体积较大，而且执行时间较长（参见我以前写的文章：嵌入式组态环境升级及XML反序列化慢的困惑、如何加速XML反序列化(精简框架集2.0SP1,WinCE4.2)）。

而当时支持.Net Compact Framework的二进制序列化就是CompactFormatter（参见黎波的文章： 在.NET Compact Framework 2.0 中使用序列化）了，由于是第三方所开发，功能上尚不完善，故没有选用。

前段时间看MSN Direct代码，发现使用.Net Micro Framework二进制序列化后的广播数据比较小，并且速度快。所以想办法把相关代码做了平台移植，可没有想到的是在.net micro Framework和.Net Framework中都可以正常运行的代码，在.NET Compact Framework中竟然不能运行（主要是对Assembly操作的相关函数支持不够）。

由于目前在.Net Compact Framework开发的应用逐渐增多，并且最近也打算升级原先开发的嵌入式组态软件，经过再三考虑决定自行开发支持精简框架集的二进制序列化（说明：.Net Micro Framework平台上的二进制序列化，由于运行在ARM系列的CPU上，会考虑一些大小端的问题，所以多于一个byte的值变量都要进行特殊处理，速度相对较慢，不过.Net Micro Framework二进制序列化的优点是，支持bit序列化（bool变量按位存取，也可以为其它变量指定位数），所以它的序列化结果是最精简的）。

有.Net Micro Framework二进制序列化代码做参考，所以自行开发一个支持精简框架集二进制序列化库，并不是一件特别繁杂和痛苦的事:-） 

在开发二进制序列化之前，对要完成的二进制序列化库，有以下几方面的考虑：

一、速度要快；

二、体积要小；

三、要支持自定义序列化；

针对第一点，故舍弃了.Net Micro Framework二进制序列化的bit序列化支持，并且精简了一些功能，比如仅支持原生数据类型的一维数组序列化，仅支持ArrayList，不支持泛型，此外不自行反射Assembly中的Type，和.Net Compact Framework 的XML序列化一样，需要开发者从外部传入Type列表；

针对第二点采用了很多.Net Micro Framework的二进制序列化思想，如序列化后的数据中不保存Type 的完整的名字，仅保存该名字的4个字节的哈希值，字符串的长度和数组长度用变长的1~4个字节的空间来保存，多个对象引用相同，仅保存首个对象等等；

而第三点主要和我开发的嵌入式组态功能相关，大量的图元派生于基类图元，而基类中的大量属性，在不同的图元中用到的都不同，如果一概而论全部序列化，则结果会比较大，而采用自定义序列化就能很好地解决这个问题。此外值得一提的是.Net Micro Framework二进制序列化和.Net Compact Framework XML序列化都不支持该功能。 

用了我大约4天的时间，终于完成了.Net Compact Framework 二进制序列化的第一版V0.1，目前测试的结果还是令人满意的（以下结果是在windows平台下测试的，循环执行100次）。

1、.Net Micro Framework binary serialize

Data Length    : 103 byte

Serialize Time   : 46 ms

Deserialize Time : 46 ms

2、.Net Compact Framework xml serialize

Data Length    : 998 byte

Serialize Time   : 31545 ms

Deserialize Time : 34092 ms

3、CompactFormatterPlus binary serialize

Data Length    : 1598 byte

Serialize Time   : 103 ms

Deserialize Time : 132 ms

4、.Net Framework binary serialize

Data Length    : 828 byte

Serialize Time   : 18 ms

Deserialize Time : 17 ms

5、Yefan binary serialize

Data Length    : 113 byte

Serialize Time   : 8 ms

Deserialize Time : 8 ms 

     由以上可以看出，除了在体积上稍稍大于.Net Micro Framework的二进制序列化外，和其它序列化后的结果相比，几乎相差一个数量级，此外执行时间是最小的，并且其它相比，是几个数量级的差别。

在开发二进制序列化过程中发现，.Net Compact Framework xml和CompactFormatterPlus都不支持循环引用，如下面的类：

Class Test1

{

   Public int v1=0;

   Public Object o=null;

}

Test1 t=new Test1();

t.o=t;   //为自身

如果对t序列化，则.Net Compact Framework xml和CompactFormatterPlus都会出现异常，此外对CompactFormatterPlus，如果enum类型的基础类型不是默认的int型，也会抛出异常，如下面的枚举：

Enum Test：byte  {one ,two};

主要测试代码如下：

using System;  
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Collections;
using System.IO;
using System.Xml.Serialization;

namespace CETest
{
    public partial class frmTest : Form
    {
        public frmTest()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void btnTest_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            #region 类型定义

            Type[] Types = new Type[] { typeof(TestClass), typeof(TestClass1), typeof(TestClass2), typeof(Color) };

            TestClass t1 = new TestClass();
            t1.v1 = 11;
            t1.v2 = 22;
            t1.v3 = "33";
            t1.v4[1] = 44;
            t1.v5[0] = "55";
            t1.v6 = TestClass.enumtest.enum2;
            t1.V7 = 77;
            t1.v8.v1 = 88;
            t1.v9 = new TestClass2();
            t1.v9.v1 = 99;
            t1.v10 = t1.v9;      //t1  循环引用  

            TestClass1 t11 = new TestClass1();
            //t11.v2.Add(t1);    //t1  循环引用
            t11.v2.Add(3);
            t11.v2.Add(5);
            t11.v1_base = 123;

            TestClass2 t22 = new TestClass2();
            t1.v11.Add(t11);
            t1.v11.Add(t22);
            t1.v11.Add(1);

            //t1.v12 = Color.Green;

            #endregion

            string strInfo = "";
            Application.DoEvents();
            long start = 0;
            double tk1 = 0, tk2 = 0;
            byte[] bytData = null;

            int Count = 1;

            //if (chkXML.Checked)
            {
                start = DateTime.Now.Ticks;
                for (int i = 0; i < Count; i++)
                {
                    MemoryStream ms = new MemoryStream();
                    XmlSerializer xmls = new XmlSerializer(typeof(TestClass), Types);
                    xmls.Serialize(ms, t1);
                    bytData = ms.ToArray();
                    ms.Close();
                }
                tk1 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
                start = DateTime.Now.Ticks;
                for (int i = 0; i < Count; i++)
                {
                    MemoryStream ms = new MemoryStream(bytData);
                    XmlSerializer xmls = new XmlSerializer(typeof(TestClass), Types);
                    TestClass obj2 = (TestClass)xmls.Deserialize(ms);
                    ms.Close();
                }
                tk2 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
                strInfo += ShowInfo(".Net Compact Framework xml serialize", bytData.Length, tk1, tk2);
            }

            //if (chkCF.Checked)
            //{
            //    start = DateTime.Now.Ticks;
            //    for (int i = 0; i < Count; i++)
            //    {
            //        MemoryStream ms = new MemoryStream();
            //        CompactFormatter.CompactFormatter cf = new CompactFormatter.CompactFormatter();
            //        cf.Serialize(ms, t1);
            //        bytData = ms.ToArray();
            //        ms.Close();

            //    }
            //    tk1 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
            //    start = DateTime.Now.Ticks;
            //    for (int i = 0; i < Count; i++)
            //    {
            //        MemoryStream ms = new MemoryStream(bytData);
            //        CompactFormatter.CompactFormatter cf = new CompactFormatter.CompactFormatter();
            //        TestClass obj3 = (TestClass)cf.Deserialize(ms);
            //        ms.Close();
            //    }
            //    tk2 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
            //    strInfo += ShowInfo("CompactFormatterPlus binary serialize", bytData.Length, tk1, tk2);
            //}

            //if (chkYFSoft.Checked)
            {
                start = DateTime.Now.Ticks;
                for (int i = 0; i < Count; i++)
                {
                    MemoryStream ms = new MemoryStream();
                    YFSoft.BinaryFormatter bf2 = new YFSoft.BinaryFormatter(Types);
                    bf2.Serialize(ms, t1);
                    bytData = ms.ToArray();
                    ms.Close();

                }
                tk1 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
                start = DateTime.Now.Ticks;
                for (int i = 0; i < Count; i++)
                {
                    MemoryStream ms = new MemoryStream(bytData);
                    YFSoft.BinaryFormatter bf2 = new YFSoft.BinaryFormatter(Types);
                    TestClass obj4 = (TestClass)bf2.Deserialize(ms);
                    ms.Close();
                }
                tk2 = TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - start).TotalMilliseconds;
                strInfo += ShowInfo("Yefan binary serialize", bytData.Length, tk1, tk2);
            }

            txtInfo.Text = strInfo;
        }

        private string ShowInfo(string title, int length, double milliseconds1, double milliseconds2)
        {
            string strInfo = "";
            strInfo += title + "\r\n";
            strInfo += "Data Length      : " + length.ToString() + "\r\n";
            strInfo += "Serialize Time   : " + milliseconds1.ToString() + " ms\r\n";
            strInfo += "Deserialize Time : " + milliseconds2.ToString() + " ms\r\n\r\n";
            return strInfo;
        }

    }

    [Serializable]
    public class TestClassBase
    {
        public int v1_base = 111;
        public string v2_base = "222";
    }

    [Serializable]
    public class TestClass1 : TestClassBase
    {
        public int v1 = 1;
        public ArrayList v2 = new ArrayList();
    }

    [Serializable]
    public class TestClass2
    {
        public byte v1 = 1;
        public string v2 = "2";
    }

    [Serializable]
    public class TestClass // :YFSoft.ISerializable
    {
        public int v1 = 1;
        [NonSerialized]
        public long v2 = 2;
        public string v3 = "v3";
        public int[] v4 = new int[3] { 0, 1, 2 };
        public string[] v5 = new string[2] { "123", "456" };
        public enum enumtest : int { enum0, enum1, enum2 };  //:byte
        public enumtest v6 = enumtest.enum1;
        private UInt16 v7;
        public UInt16 V7 { get { return v7; } set { v7 = value; } }
        public TestClass1 v8 = new TestClass1();
        public TestClass2 v9 = null;   // new TestClass2();
        public object v10 = null;
        public ArrayList v11 = new ArrayList();
        //public Color v12 = Color.Red;             

        #region ISerializable 成员
        //public void GetObjectData(YFSoft.SerializationInfo si)
        //{
        //    v1 = si.GetInt32();
        //}                         
        //public void SetObjectData(YFSoft.SerializationInfo si)
        //{
        //    si.AddValue(v1);         
        //}                         
        #endregion
    }
}

 下载地址：http://www.sky-walker.com.cn/yefan/YFSerializeTest.rar