自定义JsonConverter自引用循环

基础概念

自引用循环是指在对象模型中，一个对象直接或间接地引用了自身，形成了一个循环引用。在序列化为JSON时，这种循环引用会导致序列化器陷入无限递归，最终引发栈溢出错误。

JsonConverter是.NET中用于自定义JSON序列化和反序列化的类。通过实现JsonConverter<T>接口，可以控制特定类型的序列化和反序列化过程。

类型与应用场景

类型：

属性级转换器：针对特定属性进行转换。
类型级转换器：针对整个类型进行转换。

应用场景：

复杂对象图：处理包含循环引用的复杂对象图。
特殊数据格式：如日期时间格式、枚举值的特殊处理等。
性能敏感场景：优化序列化和反序列化的性能。

遇到的问题及原因

问题：在序列化包含自引用循环的对象时，会引发栈溢出错误。

原因：序列化器在处理自引用循环时，会不断递归调用自身，导致栈空间耗尽。

解决方法

方法一：使用 `[JsonIgnore]` 属性

通过在自引用属性上添加 [JsonIgnore] 属性，可以告诉序列化器忽略该属性，从而避免循环引用。

public class Node
{
    public int Id { get; set; }
    [JsonIgnore]
    public Node Parent { get; set; }
    public List<Node> Children { get; set; }
}

方法二：自定义 `JsonConverter`

实现一个自定义的 JsonConverter，在序列化和反序列化过程中处理自引用循环。

public class NodeConverter : JsonConverter<Node>
{
    public override void WriteJson(JsonWriter writer, Node value, JsonSerializer serializer)
    {
        writer.WriteStartObject();
        writer.WritePropertyName("id");
        writer.WriteValue(value.Id);

        writer.WritePropertyName("children");
        serializer.Serialize(writer, value.Children);
        writer.WriteEndObject();
    }

    public override Node ReadJson(JsonReader reader, Type objectType, Node existingValue, bool hasExistingValue, JsonSerializer serializer)
    {
        var node = new Node();
        while (reader.Read())
        {
            if (reader.TokenType == JsonToken.PropertyName)
            {
                var propertyName = reader.Value.ToString();
                reader.Read();
                switch (propertyName)
                {
                    case "id":
                        node.Id = int.Parse(reader.Value.ToString());
                        break;
                    case "children":
                        node.Children = serializer.Deserialize<List<Node>>(reader);
                        break;
                }
            }
        }
        return node;
    }
}

然后在需要序列化的类上使用 [JsonConverter] 属性指定自定义转换器：

[JsonConverter(typeof(NodeConverter))]
public class Node
{
    public int Id { get; set; }
    public Node Parent { get; set; }
    public List<Node> Children { get; set; }
}

示例代码

假设有一个简单的树结构：

public class TreeNode
{
    public int Id { get; set; }
    public TreeNode Parent { get; set; }
    public List<TreeNode> Children { get; set; }
}

使用自定义转换器进行序列化和反序列化：

var root = new TreeNode { Id = 1 };
var child1 = new TreeNode { Id = 2, Parent = root };
var child2 = new TreeNode { Id = 3, Parent = root };
root.Children = new List<TreeNode> { child1, child2 };

var json = JsonConvert.SerializeObject(root, new TreeNodeConverter());
Console.WriteLine(json);

var deserializedRoot = JsonConvert.DeserializeObject<TreeNode>(json, new TreeNodeConverter());

通过这种方式，可以有效处理自引用循环问题，确保JSON序列化和反序列化的顺利进行。