C#使用位域技術(shù)進(jìn)行對(duì)象二進(jìn)制序列化優(yōu)
1. 引言
在操作系統(tǒng)中,進(jìn)程信息對(duì)于系統(tǒng)監(jiān)控和性能分析至關(guān)重要。假設(shè)我們需要開(kāi)發(fā)一個(gè)監(jiān)控程序,該程序能夠捕獲當(dāng)前操作系統(tǒng)的進(jìn)程信息,并將其高效地傳輸?shù)狡渌耍ㄈ绶?wù)端或監(jiān)控端)。在這個(gè)過(guò)程中,如何將捕獲到的進(jìn)程對(duì)象轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù),并進(jìn)行優(yōu)化,以減小數(shù)據(jù)包的大小,成為了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文將通過(guò)逐步分析,探討如何使用位域技術(shù)對(duì)C#對(duì)象進(jìn)行二進(jìn)制序列化優(yōu)化。
首先,我們給出了一個(gè)進(jìn)程對(duì)象的字段定義示例。為了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(TCP/UDP)傳輸該對(duì)象,我們需要將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式。在這個(gè)過(guò)程中,如何做到最小的數(shù)據(jù)包大小是一個(gè)挑戰(zhàn)。
字段名 | 說(shuō)明 | 示例 |
---|---|---|
PID | 進(jìn)程ID | 10565 |
Name | 進(jìn)程名稱(chēng) | 碼界工坊 |
Publisher | 發(fā)布者 | 沙漠盡頭的狼 |
CommandLine | 命令行 | dotnet CodeWF.Tools.dll |
CPU | CPU(所有內(nèi)核的總處理利用率) | 2.3% |
Memory | 內(nèi)存(進(jìn)程占用的物理內(nèi)存) | 0.1% |
Disk | 磁盤(pán)(所有物理驅(qū)動(dòng)器的總利用率) | 0.1 MB/秒 |
Network | 網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)前主要網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)利用率 | 0 Mbps |
GPU | GPU(所有GPU引擎的最高利用率) | 2.2% |
GPUEngine | GPU引擎 | GPU 0 - 3D |
PowerUsage | 電源使用情況(CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響) | 低 |
PowerUsageTrend | 電源使用情況趨勢(shì)(一段時(shí)間內(nèi)CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響) | 非常低 |
Type | 進(jìn)程類(lèi)型 | 應(yīng)用 |
Status | 進(jìn)程狀態(tài) | 效率模式 |
2. 優(yōu)化過(guò)程
2.1. 進(jìn)程對(duì)象定義與初步分析
我們根據(jù)字段的示例值確定了每個(gè)字段的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
字段名 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 說(shuō)明 | 示例 |
---|---|---|---|
PID | int | 進(jìn)程ID | 10565 |
Name | string? | 進(jìn)程名稱(chēng) | 碼界工坊 |
Publisher | string? | 發(fā)布者 | 沙漠盡頭的狼 |
CommandLine | string? | 命令行 | dotnet CodeWF.Tools.dll |
CPU | string? | CPU(所有內(nèi)核的總處理利用率) | 2.3% |
Memory | string? | 內(nèi)存(進(jìn)程占用的物理內(nèi)存) | 0.1% |
Disk | string? | 磁盤(pán)(所有物理驅(qū)動(dòng)器的總利用率) | 0.1 MB/秒 |
Network | string? | 網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)前主要網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)利用率 | 0 Mbps |
GPU | string? | GPU(所有GPU引擎的最高利用率) | 2.2% |
GPUEngine | string? | GPU引擎 | GPU 0 - 3D |
PowerUsage | string? | 電源使用情況(CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響) | 低 |
PowerUsageTrend | string? | 電源使用情況趨勢(shì)(一段時(shí)間內(nèi)CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響) | 非常低 |
Type | string? | 進(jìn)程類(lèi)型 | 應(yīng)用 |
Status | string? | 進(jìn)程狀態(tài) | 效率模式 |
創(chuàng)建一個(gè)C#類(lèi)SystemProcess
表示進(jìn)程信息:
public class SystemProcess { public int PID { get; set; } public string? Name { get; set; } public string? Publisher { get; set; } public string? CommandLine { get; set; } public string? CPU { get; set; } public string? Memory { get; set; } public string? Disk { get; set; } public string? Network { get; set; } public string? GPU { get; set; } public string? GPUEngine { get; set; } public string? PowerUsage { get; set; } public string? PowerUsageTrend { get; set; } public string? Type { get; set; } public string? Status { get; set; } }
定義測(cè)試數(shù)據(jù)
private SystemProcess _codeWFObject = new SystemProcess() { PID = 10565, Name = "碼界工坊", Publisher = "沙漠盡頭的狼", CommandLine = "dotnet CodeWF.Tools.dll", CPU = "2.3%", Memory = "0.1%", Disk = "0.1 MB/秒", Network = "0 Mbps", GPU = "2.2%", GPUEngine = "GPU 0 - 3D", PowerUsage = "低", PowerUsageTrend = "非常低", Type = "應(yīng)用", Status = "效率模式" };
2.2. 排除Json序列化
將對(duì)象轉(zhuǎn)為Json字段串,這在Web開(kāi)發(fā)是最常見(jiàn)的,因?yàn)楹?jiǎn)潔,前后端都方便處理:
public class SysteProcessUnitTest { private readonly ITestOutputHelper _testOutputHelper; private SystemProcess _codeWFObject // 前面已給出定義,這里省 public SysteProcessUnitTest(ITestOutputHelper testOutputHelper) { _testOutputHelper = testOutputHelper; } /// <summary> /// Json序列化大小測(cè)試 /// </summary> [Fact] public void Test_SerializeJsonData_Success() { var jsonData = JsonSerializer.Serialize(_codeWFObject); _testOutputHelper.WriteLine($"Json長(zhǎng)度:{jsonData.Length}"); var jsonDataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(jsonData); _testOutputHelper.WriteLine($"json二進(jìn)制長(zhǎng)度:{jsonDataBytes.Length}"); } }
標(biāo)準(zhǔn)輸出:
Json長(zhǎng)度:366
json二進(jìn)制長(zhǎng)度:366
盡管Json序列化在Web開(kāi)發(fā)中非常流行,因?yàn)樗?jiǎn)潔且易于處理,但在TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸中,Json序列化會(huì)導(dǎo)致不必要的數(shù)據(jù)包大小增加(冗余的字段名聲明)。因此,我們排除了Json序列化,并尋找其他更高效的二進(jìn)制序列化方法。
{"PID":10565,"Name":"\u7801\u754C\u5DE5\u574A","Publisher":"\u6C99\u6F20\u5C3D\u5934\u7684\u72FC","CommandLine":"dotnet CodeWF.Tools.dll","CPU":"2.3%","Memory":"0.1%","Disk":"0.1 MB/\u79D2","Network":"0 Mbps","GPU":"2.2%","GPUEngine":"GPU 0 - 3D","PowerUsage":"\u4F4E","PowerUsageTrend":"\u975E\u5E38\u4F4E","Type":"\u5E94\u7528","Status":"\u6548\u7387\u6A21\u5F0F"}
2.3. 使用BinaryWriter進(jìn)行二進(jìn)制序列化
使用站長(zhǎng)前面一篇文章寫(xiě)的二進(jìn)制序列化幫助類(lèi)SerializeHelper
轉(zhuǎn)換,該類(lèi)使用BinaryWriter
將對(duì)象轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)(反序列化使用BinaryReader)。
首先,我們使SystemProcess
類(lèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)空接口INetObject
,并在類(lèi)上添加了NetHeadAttribute
特性(加上了數(shù)據(jù)包頭部定義,便于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象反序列化識(shí)別,序列化后會(huì)多出數(shù)個(gè)字節(jié),主要是系統(tǒng)Id、網(wǎng)絡(luò)對(duì)象Id、對(duì)象版本號(hào)等序列化輔助字段)。
/// <summary> /// 網(wǎng)絡(luò)對(duì)象序列化接口 /// </summary> public interface INetObject { }
[NetHead(1, 1)] public class SystemProcess : INetObject { // 省略字段定義 }
然后,我們編寫(xiě)了一個(gè)單元測(cè)試方法來(lái)驗(yàn)證序列化和反序列化的正確性,并打印了序列化后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
/// <summary> /// 二進(jìn)制序列化測(cè)試 /// </summary> [Fact] public void Test_SerializeToBytes_Success() { var buffer = SerializeHelper.SerializeByNative(_codeWFObject, 1); _testOutputHelper.WriteLine($"序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:{buffer.Length}"); var deserializeObj = SerializeHelper.DeserializeByNative<SystemProcess>(buffer); Assert.Equal("碼界工坊", deserializeObj.Name); }
標(biāo)準(zhǔn)輸出:
序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:152
比Json體積小了一半以上(366到152,還多了幾個(gè)字段哦),上面單元測(cè)試也測(cè)試了數(shù)據(jù)反序列化后驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否正確,我們就以這個(gè)基礎(chǔ)繼續(xù)優(yōu)化。
2.4. 數(shù)據(jù)類(lèi)型調(diào)整
為了進(jìn)一步優(yōu)化二進(jìn)制數(shù)據(jù)的大小,我們對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行了調(diào)整。通過(guò)對(duì)進(jìn)程數(shù)據(jù)示例的分析,我們發(fā)現(xiàn)一些字段的數(shù)據(jù)類(lèi)型可以更加緊湊地表示。例如,CPU利用率可以只傳遞數(shù)字部分(如2.3),而不需要傳遞百分號(hào);進(jìn)程類(lèi)型只傳遞枚舉值,而不用傳遞個(gè)性化字符串。這種調(diào)整可以減小數(shù)據(jù)包的大小。
字段名 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 說(shuō)明 | 示例 |
---|---|---|---|
PID | int | 進(jìn)程ID | 10565 |
Name | string? | 進(jìn)程名稱(chēng) | 碼界工坊 |
Publisher | string? | 發(fā)布者 | 沙漠盡頭的狼 |
CommandLine | string? | 命令行 | dotnet CodeWF.Tools.dll |
CPU | float | CPU(所有內(nèi)核的總處理利用率) | 2.3 |
Memory | float | 內(nèi)存(進(jìn)程占用的物理內(nèi)存) | 0.1 |
Disk | float | 磁盤(pán)(所有物理驅(qū)動(dòng)器的總利用率) | 0.1 |
Network | float | 網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)前主要網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)利用率 | 0 |
GPU | float | GPU(所有GPU引擎的最高利用率) | 2.2 |
GPUEngine | byte | GPU引擎,0:無(wú),1:GPU 0 - 3D | 1 |
PowerUsage | byte | 電源使用情況(CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響),0:非常低,1:低,2:中,3:高,4:非常高 | 1 |
PowerUsageTrend | byte | 電源使用情況趨勢(shì)(一段時(shí)間內(nèi)CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響),0:非常低,1:低,2:中,3:高,4:非常高 | 0 |
Type | byte | 進(jìn)程類(lèi)型,0:應(yīng)用,1:后臺(tái)進(jìn)程 | 0 |
Status | byte | 進(jìn)程狀態(tài),0:正常運(yùn)行,1:效率模式,2:掛起 | 1 |
修改測(cè)試數(shù)據(jù)定義:
[NetHead(1, 2)] public class SystemProcess2 : INetObject { public int PID { get; set; } public string? Name { get; set; } public string? Publisher { get; set; } public string? CommandLine { get; set; } public float CPU { get; set; } public float Memory { get; set; } public float Disk { get; set; } public float Network { get; set; } public float GPU { get; set; } public byte GPUEngine { get; set; } public byte PowerUsage { get; set; } public byte PowerUsageTrend { get; set; } public byte Type { get; set; } public byte Status { get; set; } }
/// <summary> /// 普通優(yōu)化字段數(shù)據(jù)類(lèi)型 /// </summary> private SystemProcess2 _codeWFObject2 = new SystemProcess2() { PID = 10565, Name = "碼界工坊", Publisher = "沙漠盡頭的狼", CommandLine = "dotnet CodeWF.Tools.dll", CPU = 2.3f, Memory = 0.1f, Disk = 0.1f, Network = 0, GPU = 2.2f, GPUEngine = 1, PowerUsage = 1, PowerUsageTrend = 0, Type = 0, Status = 1 };
添加單元測(cè)試如下:
/// <summary> /// 二進(jìn)制序列化測(cè)試 /// </summary> [Fact] public void Test_SerializeToBytes2_Success() { var buffer = SerializeHelper.SerializeByNative(_codeWFObject2, 1); _testOutputHelper.WriteLine($"序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:{buffer.Length}"); var deserializeObj = SerializeHelper.DeserializeByNative<SystemProcess2>(buffer); Assert.Equal("碼界工坊", deserializeObj.Name); Assert.Equal(2.2f, deserializeObj.GPU); }
測(cè)試結(jié)果:
標(biāo)準(zhǔn)輸出:
序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:99
包體積又優(yōu)化了1/3,由152字節(jié)減小到99字節(jié)長(zhǎng)度,這是部分字段string?調(diào)整為float或byte的結(jié)果。
2.5. 再次數(shù)據(jù)類(lèi)型調(diào)整與位域優(yōu)化
更進(jìn)一步地,我們引入了位域技術(shù)。位域允許我們更加精細(xì)地控制字段在內(nèi)存中的布局,從而進(jìn)一步減小二進(jìn)制數(shù)據(jù)的大小。我們重新定義了字段規(guī)則,并使用位域來(lái)表示一些枚舉值字段。通過(guò)這種方式,我們能夠顯著地減小數(shù)據(jù)包的大小。
看前面一張表和下表比對(duì),主要是兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型調(diào)整,規(guī)則如下:
第一種:部分字段只是一些枚舉值,使用的byte
表示,即8位(bit),其中比如進(jìn)程類(lèi)型只有2個(gè)狀態(tài)(0:應(yīng)用,1:后臺(tái)進(jìn)程),正好可以用1位表示(0、1);像電源使用情況,無(wú)非就是5個(gè)狀態(tài),用3位可表示全(可表示6種狀態(tài));
第二種:部分float數(shù)據(jù)類(lèi)型,實(shí)際情況我們只會(huì)要求精確到小數(shù)位1位。數(shù)值表示的百分比,那么不會(huì)超過(guò)1(即100.0%),可以考慮取整,如23.3%,傳遞的23.3,乘以10,傳233即可,最大不會(huì)超過(guò)1000(即100.0,100%),另一進(jìn)程解析數(shù)據(jù)后,再除以10使用,那么就可以將數(shù)據(jù)類(lèi)型由float表示的4字節(jié)32位優(yōu)化為10位(最大值1024)。
按這個(gè)規(guī)則我們重新定義字段規(guī)則如下:
字段名 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 說(shuō)明 | 示例 |
---|---|---|---|
PID | int | 進(jìn)程ID | 10565 |
Name | string? | 進(jìn)程名稱(chēng) | 碼界工坊 |
Publisher | string? | 發(fā)布者 | 沙漠盡頭的狼 |
CommandLine | string? | 命令行 | dotnet CodeWF.Tools.dll |
Data | byte[8] | 固定大小的幾個(gè)字段,為啥是8個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度(注:反序列化還會(huì)多定義4個(gè)字節(jié)表示byte[]長(zhǎng)度)?見(jiàn)下表定義 |
固定字段(Data)的詳細(xì)說(shuō)明如下:
字段名 | Offset | Size | 說(shuō)明 | 示例 |
---|---|---|---|---|
CPU | 0 | 10 | CPU(所有內(nèi)核的總處理利用率),最后一位表示小數(shù)位,比如23表示2.3% | 23 |
Memory | 10 | 10 | 內(nèi)存(進(jìn)程占用的物理內(nèi)存),最后一位表示小數(shù)位,比如1表示0.1%,值可根據(jù)基本信息計(jì)算 | 1 |
Disk | 20 | 10 | 磁盤(pán)(所有物理驅(qū)動(dòng)器的總利用率),最后一位表示小數(shù)位,比如1表示0.1%,值可根據(jù)基本信息計(jì)算 | 1 |
Network | 30 | 10 | 網(wǎng)絡(luò)(當(dāng)前主要網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)利用率),最后一位表示小數(shù)位,比如253表示25.3%,值可根據(jù)基本信息計(jì)算 | 0 |
GPU | 40 | 10 | GPU(所有GPU引擎的最高利用率),最后一位表示小數(shù)位,比如253表示25.3 | 22 |
GPUEngine | 50 | 1 | GPU引擎,0:無(wú),1:GPU 0 - 3D | 1 |
PowerUsage | 51 | 3 | 電源使用情況(CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響),0:非常低,1:低,2:中,3:高,4:非常高 | 1 |
PowerUsageTrend | 54 | 3 | 電源使用情況趨勢(shì)(一段時(shí)間內(nèi)CPU、磁盤(pán)和GPU對(duì)功耗的影響),0:非常低,1:低,2:中,3:高,4:非常高 | 0 |
Type | 57 | 1 | 進(jìn)程類(lèi)型,0:應(yīng)用,1:后臺(tái)進(jìn)程 | 0 |
Status | 58 | 2 | 進(jìn)程狀態(tài),0:正常運(yùn)行,1:效率模式,2:掛起 | 1 |
上面這張表是部分固定示例字段的位域規(guī)則表,Offset表示字段在Data字節(jié)數(shù)組中的位置(以bit為單位計(jì)算),Size表示字段在Data中占有的大?。ㄍ瑯右詁it單位計(jì)算),如Memory字段,在Data字節(jié)數(shù)組中,占據(jù)10到20位的空間。
由此就將固定大小的、原本25個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的10個(gè)字段優(yōu)化到8字節(jié)了(5個(gè)float 4字節(jié)32位優(yōu)化為10位,單字節(jié)8位優(yōu)化到2位、4位、6位,即200位(25*8)優(yōu)化到64位(實(shí)際是60位,由于網(wǎng)絡(luò)傳輸最小單位是byte,所以向上取整8字節(jié)64位))。
修改類(lèi)定義如下,注意看代碼中的注釋?zhuān)?/p>
[NetHead(1, 3)] public class SystemProcess3 : INetObject { public int PID { get; set; } public string? Name { get; set; } public string? Publisher { get; set; } public string? CommandLine { get; set; } private byte[]? _data; /// <summary> /// 序列化,這是實(shí)際需要序列化的數(shù)據(jù) /// </summary> public byte[]? Data { get => _data; set { _data = value; // 這是關(guān)鍵:在反序列化將byte轉(zhuǎn)換為對(duì)象,方便程序中使用(位域操作) _processData = _data?.ToFieldObject<SystemProcessData>(); } } private SystemProcessData? _processData; /// <summary> /// 進(jìn)程數(shù)據(jù),添加NetIgnoreMember在序列化會(huì)忽略 /// </summary> [NetIgnoreMember] public SystemProcessData? ProcessData { get => _processData; set { _processData = value; // 這里關(guān)鍵:將對(duì)象轉(zhuǎn)換為byte[](位域序列化操作) _data = _processData?.FieldObjectBuffer(); } } } public record SystemProcessData { [NetFieldOffset(0, 10)] public short CPU { get; set; } [NetFieldOffset(10, 10)] public short Memory { get; set; } [NetFieldOffset(20, 10)] public short Disk { get; set; } [NetFieldOffset(30, 10)] public short Network { get; set; } [NetFieldOffset(40, 10)] public short GPU { get; set; } [NetFieldOffset(50, 1)] public byte GPUEngine { get; set; } [NetFieldOffset(51, 3)] public byte PowerUsage { get; set; } [NetFieldOffset(54, 3)] public byte PowerUsageTrend { get; set; } [NetFieldOffset(57, 1)] public byte Type { get; set; } [NetFieldOffset(58, 2)] public byte Status { get; set; } }
添加單元測(cè)試如下:
/// <summary> /// 極限優(yōu)化字段數(shù)據(jù)類(lèi)型 /// </summary> private SystemProcess3 _codeWFObject3 = new SystemProcess3() { PID = 10565, Name = "碼界工坊", Publisher = "沙漠盡頭的狼", CommandLine = "dotnet CodeWF.Tools.dll", ProcessData = new SystemProcessData() { CPU = 23, Memory = 1, Disk = 1, Network = 0, GPU = 22, GPUEngine = 1, PowerUsage = 1, PowerUsageTrend = 0, Type = 0, Status = 1 } }; /// <summary> /// 二進(jìn)制極限序列化測(cè)試 /// </summary> [Fact] public void Test_SerializeToBytes3_Success() { var buffer = SerializeHelper.SerializeByNative(_codeWFObject3, 1); _testOutputHelper.WriteLine($"序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:{buffer.Length}"); var deserializeObj = SerializeHelper.DeserializeByNative<SystemProcess3>(buffer); Assert.Equal("碼界工坊", deserializeObj.Name); Assert.Equal(23, deserializeObj.ProcessData.CPU); Assert.Equal(1, deserializeObj.ProcessData.PowerUsage); }
測(cè)試輸出:
標(biāo)準(zhǔn)輸出:
序列化后二進(jìn)制長(zhǎng)度:86
99又優(yōu)化到86個(gè)字節(jié),13個(gè)字節(jié)哦,有極限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下非??捎^,比如100萬(wàn)數(shù)據(jù),那不就是12.4MB了?關(guān)于位域序列化和反序列的代碼這里不細(xì)說(shuō)了,很枯燥,站長(zhǎng)可能也說(shuō)不清楚,代碼長(zhǎng)這樣:
public partial class SerializeHelper { public static byte[] FieldObjectBuffer<T>(this T obj) where T : class { var properties = typeof(T).GetProperties(); var totalSize = 0; // 計(jì)算總的bit長(zhǎng)度 foreach (var property in properties) { if (!Attribute.IsDefined(property, typeof(NetFieldOffsetAttribute))) { continue; } var offsetAttribute = (NetFieldOffsetAttribute)property.GetCustomAttribute(typeof(NetFieldOffsetAttribute))!; totalSize = Math.Max(totalSize, offsetAttribute.Offset + offsetAttribute.Size); } var bufferLength = (int)Math.Ceiling((double)totalSize / 8); var buffer = new byte[bufferLength]; foreach (var property in properties) { if (!Attribute.IsDefined(property, typeof(NetFieldOffsetAttribute))) { continue; } var offsetAttribute = (NetFieldOffsetAttribute)property.GetCustomAttribute(typeof(NetFieldOffsetAttribute))!; dynamic value = property.GetValue(obj)!; // 使用dynamic類(lèi)型動(dòng)態(tài)獲取屬性值 SetBitValue(ref buffer, value, offsetAttribute.Offset, offsetAttribute.Size); } return buffer; } public static T ToFieldObject<T>(this byte[] buffer) where T : class, new() { var obj = new T(); var properties = typeof(T).GetProperties(); foreach (var property in properties) { if (!Attribute.IsDefined(property, typeof(NetFieldOffsetAttribute))) { continue; } var offsetAttribute = (NetFieldOffsetAttribute)property.GetCustomAttribute(typeof(NetFieldOffsetAttribute))!; dynamic value = GetValueFromBit(buffer, offsetAttribute.Offset, offsetAttribute.Size, property.PropertyType); property.SetValue(obj, value); } return obj; } /// <summary> /// 將值按位寫(xiě)入buffer /// </summary> /// <param name="buffer"></param> /// <param name="value"></param> /// <param name="offset"></param> /// <param name="size"></param> private static void SetBitValue(ref byte[] buffer, int value, int offset, int size) { var mask = (1 << size) - 1; buffer[offset / 8] |= (byte)((value & mask) << (offset % 8)); if (offset % 8 + size > 8) { buffer[offset / 8 + 1] |= (byte)((value & mask) >> (8 - offset % 8)); } } /// <summary> /// 從buffer中按位讀取值 /// </summary> /// <param name="buffer"></param> /// <param name="offset"></param> /// <param name="size"></param> /// <param name="propertyType"></param> /// <returns></returns> private static dynamic GetValueFromBit(byte[] buffer, int offset, int size, Type propertyType) { var mask = (1 << size) - 1; var bitValue = (buffer[offset / 8] >> (offset % 8)) & mask; if (offset % 8 + size > 8) { bitValue |= (buffer[offset / 8 + 1] << (8 - offset % 8)) & mask; } dynamic result = Convert.ChangeType(bitValue, propertyType); // 根據(jù)屬性類(lèi)型進(jìn)行轉(zhuǎn)換 return result; } }
3. 優(yōu)化效果與總結(jié)
通過(guò)逐步優(yōu)化,我們從最初的Json序列化366字節(jié)減小到了使用普通二進(jìn)制序列化的152字節(jié),再進(jìn)一步使用位域技術(shù)優(yōu)化到了86字節(jié)。這種優(yōu)化在網(wǎng)絡(luò)傳輸中是非??捎^的,尤其是在需要傳輸大量數(shù)據(jù)的情況下。
本文通過(guò)一個(gè)示例案例,探討了C#對(duì)象二進(jìn)制序列化的優(yōu)化方法。通過(guò)使用位域技術(shù),我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)包大小的極限壓縮,提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?。這對(duì)于開(kāi)發(fā)C/S程序來(lái)說(shuō)是一種樂(lè)趣,也是追求極致性能的一種體現(xiàn)。
以上就是C#使用位域技術(shù)進(jìn)行對(duì)象二進(jìn)制序列化優(yōu)的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C#對(duì)象二進(jìn)制序列化的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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