مدیریت داده‌ها با Serialization و JSON در #C

در دنیای برنامه‌نویسی #C، دو مفهوم کلیدی وجود دارد که نقش مهمی در مدیریت و انتقال داده‌ها ایفا می‌کنند Serialization  و Deserialization .

Serialization چیست؟

Serialization، فرایند تبدیل یک شیء در C# به فرمتی مانند رشته یا جریان داده‌ای است که قابل ذخیره‌سازی یا انتقال از طریق شبکه است. این فرایند به ما امکان می‌دهد تا اشیاء پیچیده‌مان را به شکلی قابل فهم برای سیستم‌های دیگر ذخیره کنیم یا به اشتراک بگذاریم.

Deserialization چیست؟

در مقابل، Deserialization  فرایندی است که در آن داده‌های سریال شده به حالت اولیه خود یعنی شیء در سی شارپ بازگردانده می‌شوند. این فرایند به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا داده‌های دریافتی را به فرمتی که می‌توانند به راحتی با آن‌ها کار کنند، تبدیل نمایند.

Serialization در .NET فرایند تبدیل حالت یک شیء به فرمتی است که قابل ذخیره‌سازی یا انتقال است. Deserialization فرآیندی مکمل است که جریان داده‌ای را به شیء تبدیل می‌کند. این دو فرآیند به ذخیره‌سازی و انتقال داده‌ها کمک می‌کنند.

serialization در سی شارپ

در .NET، فرایند Serialization را می‌توان به سه شکل مختلف انجام داد، هر کدام با کاربردها و ویژگی‌های منحصر به فرد خود:

JSON Serialization 

تبدیل اشیاء .NET به JSON و برعکس. JSON یک استاندارد باز است که برای به اشتراک‌گذاری داده‌ها در وب استفاده می‌شود.

XML و SOAP Serialization 

فقط خصوصیات و فیلدهای عمومی را سریال می‌کند و نوع داده را حفظ نمی‌کند. این برای اشتراک‌گذاری داده‌ها بدون محدودیت برنامه‌های استفاده‌کننده مناسب است.

Binary Serialization 

حالت کامل شیء را ضبط می‌کند و هنگام دسریال‌سازی یک کپی دقیق ایجاد می‌شود. برای حفظ حالت شیء بین فراخوانی‌های مختلف یک برنامه مفید است.

کار با JSON در C#

JSON چیست؟

JSON، که مخفف JavaScript Object Notation است، یک فرمت متنی سبک برای نمایش داده‌هاست. JSON برای ارتباط داده‌ها بین سرور و مرورگر در برنامه‌های وب استفاده می‌شود، اما به دلیل ساختار ساده و خوانایی بالای آن، در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف مانند #C نیز محبوبیت یافته است.

یک نمونه JSON به صورت زیر است:

این مثال نشان‌دهنده یک شیء با خصوصیات مختلف است که به شکل متنی ساختاریافته نمایش داده شده‌اند.

{
 "name": "Ehsan Babaei",
 "age": 31,
 "isEmployed": true,
 "address": {
   "street": "Zartosht St",
   "city": "Tehran",
   "postalCode": "12345"
 },
 "phoneNumbers": ["09120000000", "09120000001"]
}

چرا JSON در#C استفاده می‌شود؟

سازگاری با وب:

 با توجه به اینکه JSON یک استاندارد بین‌المللی برای تبادل داده‌ها در وب است، استفاده از آن در #C برای برقراری ارتباط با APIهای وب و سرویس‌های مبتنی بر وب ضروری است.

ساختار ساده و خوانایی بالا:

 JSON به دلیل ساختار ساده و خوانایی بالای خود، برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر قابل درک است.

قابلیت انعطاف‌پذیری:

 JSON امکان نمایش داده‌ها را در ساختارهای پیچیده مانند اشیاء تودرتو و آرایه‌ها را فراهم می‌کند.

پشتیبانی گسترده در #C: 

کتابخانه‌های متعددی در #C وجود دارند که کار با JSON را ساده و قابل دسترس می‌کنند، مانند Newtonsoft.Json و System.Text.Json.

تعامل با دیگر سیستم‌ها:

 JSONبه عنوان یک فرمت مستقل از زبان برنامه‌نویسی، امکان تعامل با سیستم‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی متنوع را فراهم می‌کند.

معرفی کتابخانه‌های معروف برای کار با JSON در #C

در دنیای برنامه‌نویسی #C، کار با JSON یکی از مهارت‌های ضروری است. برای این کار، دو کتابخانه برجسته وجود دارد که برنامه‌نویسان می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند: Newtonsoft.Json و System.Text.Json.

1- Newtonsoft.Json (Json.NET)  

این کتابخانه یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین کتابخانه‌ها برای کار با JSON در #C است. Newtonsoft.Json برای انعطاف‌پذیری بالا، قابلیت سازگاری با انواع مختلف داده‌ها و پشتیبانی از تبدیل‌های پیچیده شناخته شده است. این کتابخانه همچنین دارای توابع پیشرفته برای سریال‌سازی و دسریال‌سازی است و به خوبی با انواع مختلف پروژه‌های NET. سازگار است

2- System.Text.Json
 

این کتابخانه، که بخشی از .NET Core 3.0 و نسخه های بعدی است، به عنوان جایگزینی سبک‌تر و کارآمد برای Newtonsoft.Json از طرف مایکروسافت معرفی شده است. System.Text.Json برای عملکرد بالا و کارایی خوب در محیط‌هایی که نیاز به استفاده از حافظه کمتر و سرعت بیشتر دارند، طراحی شده است. این کتابخانه برای سناریوهایی که نیاز به سرعت بالا و سازگاری با استانداردهای جدید JSON دارند، مناسب است.

استفاده از Serialization در سی شارپ برای مدیریت داده‌های  JSON  

Serialization فرایندی است که در آن حالت یک شیء در زبان برنامه‌نویسی مانند  (#C) به یک فرمت قابل ذخیره‌سازی یا انتقال تبدیل می‌شود. این فرمت می‌تواند متنی   مانند JSON یا XML یا باینری باشد. هدف اصلی این است که اطلاعات و وضعیت شیء را به گونه‌ای ذخیره کنیم که بتوان آن را در زمان دیگری بازیابی کرد یا بین محیط‌ها و برنامه‌های مختلف منتقل کرد.

مثال عملی:

فرض کنید ما یک کلاس ساده به نام Person داریم و می‌خواهیم آن را به JSON سریال‌سازی کنیم:
در اینجا یک مثال عملی برای سریال‌سازی JSON با استفاده از کتابخانه System.Text.Json در #C آورده شده است:

using System.Text.Json;
public class Person
{
   public string Name { get; set; }
   public int Age { get; set; }
}
// ساخت شیء و سریال‌سازی آن به JSON
Person person = new Person { Name = "Ehsan Babaei", Age = 30 };
string json = JsonSerializer.Serialize(person);
Console.WriteLine(json); 

خروجی کد بالا:

// نمایش: {"Name":"Ehsan Babae","Age":30}

در این مثال، Person یک کلاس ساده با دو ویژگی است. ما از تابع JsonSerializer.Serialize برای تبدیل شیء Person به رشته JSON استفاده می‌کنیم. این روش بسیار موثر و مستقیم است و برای پروژه‌هایی که از .NET Core 3.0 یا بالاتر استفاده می‌کنند، توصیه می‌شود.

استفاده از Deserialization در #C

Deserialization فرایندی است که در آن داده‌های سریال شده به شکل رشته‌های متنی یا جریان‌های داده‌ای (مانند JSON، XML یا فرمت‌های باینری) به اشیاء در برنامه‌های برنامه‌نویسی بازگردانده می‌شوند. این فرآیند برای بازیابی حالت و خصوصیات اشیاء از داده‌های ذخیره شده یا ارسال شده از طریق شبکه بسیار مهم است.
در زبان برنامه‌نویسی سی شارپ،   Deserialization اغلب برای تبدیل داده‌های JSON یا XML به اشیاء #C استفاده می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک برنامه وب یا API داده‌هایی را به فرمت JSON دریافت می‌کند، Deserialization این امکان را فراهم می‌آورد که این داده‌ها به اشیاء قابل استفاده در برنامه تبدیل شوند.

مثال دسریال‌سازی:

با توجه به شیء Person و رشته JSON موجود از مثال قبلی، این شیء را از رشته JSON دسریال‌سازی می‌کنیم:

using System.Text.Json;
public class Person
{
   public string Name { get; set; }
   public int Age { get; set; }
}
// فرض کنید این رشته JSON از یک منبع داده مانند فایل یا API دریافت شده است
string json = "{\"Name\":\"Ehsan Babaei\",\"Age\":30}";
// دسریال‌سازی JSON به شیء Person
Person deserializedPerson = JsonSerializer.Deserialize<Person>(json);
Console.WriteLine($"Name: {deserializedPerson.Name}, Age: {deserializedPerson.Age}");

// خروجی: Name: Ehsan Babaei, Age: 30

7مثال کاربردی از کار با JSON در #C

1.    مدیریت پیکربندی سیستم: 

ذخیره‌سازی و خواندن تنظیمات پیکربندی برنامه در فایل‌های JSON.

2.    انتقال داده‌ها بین میکروسرویس‌ها:

 استفاده از JSON برای ارتباط و تبادل داده بین سرویس‌های مستقل.

3.    ذخیره‌سازی داده‌های کاربر در برنامه‌های وب:

 استفاده از JSON برای ذخیره داده‌های کاربران در پایگاه داده‌های NoSQL مانند MongoDB.

4.    رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی APIها: 

تبادل داده بین فرانت‌اند و بک‌اند در APIهای RESTful.

5.    مدیریت داده‌های پیچیده در سیستم‌های IoT:

 استفاده از JSON برای جمع‌آوری و مدیریت داده‌ها از دستگاه‌های متصل.

6.    پیاده‌سازی داشبوردهای تجزیه و تحلیل داده:

 استفاده از JSON برای نمایش داده‌های تحلیلی در داشبوردها.

7.    انتقال داده‌ها بین برنامه‌های مختلف:

 استفاده از JSON به عنوان فرمت مشترک برای تبادل داده‌ها بین برنامه‌های مختلف.

جمع‌بندی

در این مقاله، به بررسی دو مفهوم مهم در دنیای برنامه‌نویسی #C پرداختیم: Serialization و کار با JSON. ما دیدیم که چگونه Serialization به ما کمک می‌کند تا اشیاء #C را به فرمت‌های قابل ذخیره‌سازی و انتقال مانند JSON و XML تبدیل کنیم. همچنین، با مفهوم Deserialization آشنا شدیم که فرآیندی مکمل است و به ما اجازه می‌دهد داده‌های سریال‌شده را به شیء اولیه بازگردانیم.

کار با JSON به ویژه اهمیت زیادی دارد، چرا که این فرمت داده‌ای متنی و سبک در بسیاری از زمینه‌ها مانند تبادل داده‌ها بین سرور و مرورگر، مدیریت پیکربندی سیستم‌ها، و تعامل با APIهای وب کاربرد دارد. ما همچنین دو کتابخانه مهم و معروف برای کار با JSON در #C را معرفی کردیم Newtonsoft.Json و System.Text.Json.

با بررسی مثال‌های عملی و کاربردهای متنوع JSON در پروژه‌های تجاری و انترپرایز، به اهمیت این دانش در توسعه نرم‌افزار #C پی بردیم. این مهارت‌ها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند تا برنامه‌های قدرتمند و انعطاف‌پذیری بسازند که قادر به مدیریت، تبادل، و پردازش داده‌های پیچیده در محیط‌های مختلف هستند.

بنابراین، دانش و تسلط بر فرآیندهای Serialization و Deserialization و همچنین کار با JSON، بخش حیاتی از مجموعه مهارت‌های هر توسعه‌دهنده نرم‌افزار در #C است. این دانش نه تنها به افزایش کارایی و بهره‌وری در پروژه‌ها کمک می‌کند، بلکه در درک عمیق‌تر معماری‌های نرم‌افزاری و ایجاد راه‌حل‌های بهتر برای چالش‌های موجود نیز مؤثر است.

🔍 در فصل 19 دوره ستارگان سی شارپ ، ما به طور مفصل به بررسی Serialization در سی‌شارپ پرداخته‌ایم. از فرایندهای پایه‌ای تا تکنیک‌های پیچیده، همه چیز در این فصل پوشش داده شده است. اگر می‌خواهید درکی عمیق از این مفاهیم داشته باشید و مهارت‌های خود را به سطحی کاملاً حرفه‌ای ارتقا بدهید، این دوره انتخاب بی‌نظیری است.

🎯 اگر خودتان را فراتر از یک برنامه‌نویس متوسط می‌دانید و عطش یادگیری مفاهیم پیچیده‌تر را دارید، دوره ستارگان سی شارپ فرصتی استثنایی برای پیوستن به جمع برترین‌های حوزه برنامه‌نویسی است.
💡 این دوره شامل موضوعات وسیعی است که شما را با مفاهیمی چون Reflection، Dynamic Programming، Advanced Threading و بسیاری دیگر آشنا می‌کند.