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WCF 序列化深度解析（四）：DataContractSerializer 核心機制與實戰（上）

編輯：關於.NET

SOA 與訊息導向架構

Windows Communication Foundation (WCF) 是基於服務導向架構 (SOA) 的分布式技術。在 SOA 系統中，各子系統自治且鬆耦合，透過共享 Contract（而非傳統型別）進行互動。系統間的通訊本質是訊息交換，Client 發送 SOAP Message 呼叫 Service，Service 執行後回傳結果 Message。WCF 提供完整基礎設施處理這一切：從服務呼叫轉換為 Message Exchange、.NET 物件與 XML Infoset 互轉、XML Infoset 與位元組流編碼/解碼、安全性、可靠傳訊、工作階段與交易支援等。

序列化與編碼的區別

序列化是將 .NET 物件結構轉換為 XML 結構的過程，兩者之間需有映射關係，由 Serializer 透過反射分析型別中繼資料實現。編碼則是將 XML Infoset 轉換為網路傳輸的位元組流，WCF 提供 Binary、Text、MTOM 三種編碼方式。序列化屬於 Service Contract 範疇（定義於程式碼），編碼屬於 Binding 範疇（通常於設定檔配置），兩者分離使部署更靈活。

DataContractSerializer 核心映射規則

DataContractSerializer 是 WCF 預設序列化器。類別需標記 [DataContract]，成員需標記 [DataMember] 才會被序列化。以下範例定義 DataContractProduct 與 DataContractOrder：

[DataContract]
public class DataContractProduct
{
    [DataMember]
    public Guid ProductID { get; set; }
    [DataMember]
    public string ProductName { get; set; }
    [DataMember]
    private string ProducingArea { get; set; } // private 也可序列化
    [DataMember]
    public double UnitPrice { get; set; }
    // 建構函式省略
}

[DataContract]
[KnownType(typeof(DataContractOrder))]
public class DataContractOrder
{
    [DataMember]
    public Guid OrderID { get; set; }
    [DataMember]
    public DateTime OrderDate { get; set; }
    [DataMember]
    public DataContractProduct Product { get; set; }
    [DataMember]
    public int Quantity { get; set; }
    // 建構函式與 ToString 省略
}

序列化程式碼：

static void SerializeViaDataContractSerializer()
{
    DataContractProduct product = new DataContractProduct(Guid.NewGuid(), "Dell PC", "Xiamen FuJian", 4500);
    DataContractOrder order = new DataContractOrder(Guid.NewGuid(), DateTime.Today, product, 300);
    string fileName = _basePath + "Order.DataContractSerializer.xml";
    using (FileStream fs = new FileStream(fileName, FileMode.Create))
    {
        DataContractSerializer serializer = new DataContractSerializer(typeof(DataContractOrder));
        using (XmlDictionaryWriter writer = XmlDictionaryWriter.CreateTextWriter(fs))
        {
            serializer.WriteObject(writer, order);
        }
    }
    Process.Start(fileName);
}

產生的 XML 結構特點：

根元素為型別名稱 DataContractOrder。
型別命名空間自動加入根元素命名空間（https://schemas.datacontract.org/2004/07/Artech.WCFSerialization）。
所有成員以 XML 元素輸出（不支援屬性）。
成員順序依字母排序。
元素名稱即為成員名稱。
不論存取修飾詞，只要標記 [DataMember] 即會序列化（含 private 成員）。
必須標記 [DataContract] 與 [DataMember] 才參與序列化。

透過屬性參數自訂映射

[DataContract] 與 [DataMember] 提供豐富參數調整輸出：

Name：指定元素/型別名稱。
Namespace：指定命名空間。
Order：控制成員輸出順序。
IsRequired：對應 XSD minOccurs="1"。
EmitDefaultValue：控制預設值是否輸出。

調整後的類別定義：

[DataContract(Name = "product", Namespace = "https://Artech.WCFSerialization/Samples/Product")]
public class DataContractProduct
{
    [DataMember(Name = "id", Order = 1)]
    public Guid ProductID { get; set; }
    [DataMember(Name = "name", Order = 2)]
    public string ProductName { get; set; }
    [DataMember(Name = "producingArea", Order = 3)]
    internal string ProducingArea { get; set; }
    [DataMember(Name = "price", Order = 4)]
    public double UnitPrice { get; set; }
}

[DataContract(Name = "order", Namespace = "https://Artech.WCFSerialization/Samples/Order")]
public class DataContractOrder
{
    [DataMember(Name = "id", Order = 1)]
    public Guid OrderID { get; set; }
    [DataMember(Name = "date", Order = 2)]
    public DateTime OrderDate { get; set; }
    [DataMember(Name = "product", Order = 3)]
    public DataContractProduct Product { get; set; }
    [DataMember(Name = "quantity", Order = 4)]
    public int Quantity { get; set; }
    // KnownType 屬性標記於建構函式上（範例中位置較特殊）
}

序列化後 XML 變為：

<order xmlns="https://Artech.WCFSerialization/Samples/Order" xmlns:i="https://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
  <id>994b42c4-7767-4ed4-bdf8-033e99c00a64</id>
  <date>2007-03-09T00:00:00+08:00</date>
  <product xmlns:a="https://Artech.WCFSerialization/Samples/Product">
    <a:id>137e6c34-3758-413e-8f8a-83f26f78a174</a:id>
    <a:name>Dell PC</a:name>
    <a:producingArea>Xiamen FuJian</a:producingArea>
    <a:price>4500</a:price>
  </product>
  <quantity>300</quantity>
</order>

KnownType 與舊版 Serializable 支援

序列化時若包含自訂型別（如 DataContractProduct），需在父類別標記 [KnownType] 讓 Serializer 識別。此外，DataContractSerializer 也支援傳統 [Serializable] 屬性標記的型別。

反序列化驗證

反序列化程式碼：

static void DeserializeViaDataContractSerializer()
{
    string fileName = _basePath + "Order.DataContractSerializer.xml";
    DataContractOrder order;
    using (FileStream fs = new FileStream(fileName, FileMode.Open))
    {
        DataContractSerializer serializer = new DataContractSerializer(typeof(DataContractOrder));
        using (XmlDictionaryReader reader = XmlDictionaryReader.CreateTextReader(fs, new XmlDictionaryReaderQuotas()))
        {
            order = serializer.ReadObject(reader) as DataContractOrder;
        }
    }
    Console.WriteLine(order);
    Console.Read();
}

執行結果證明反序列化物件與原始物件內容一致，驗證了序列化/反序列化的可逆性。