Como serializar propriedades de classes derivadas com System.Text.Json

Artigo
11/12/2024

Neste artigo, você aprende a serializar propriedades de classes derivadas com o namespace System.Text.Json.

Serializar propriedades de classes derivadas

Começando no .NET 7, System.Text.Json dá suporte à serialização e à desserialização de hierarquia de tipo polimórfico com anotações de atributo.

Atributo	Descrição
JsonDerivedTypeAttribute	Quando colocado em uma declaração de tipo, indica que o subtipo especificado deve ser aceito pela serialização polimórfica. Também expõe a capacidade de especificar um descriminador de tipo.
JsonPolymorphicAttribute	Quando colocado em uma declaração de tipo, indica que o tipo deve ser serializado polimorficamente. Também expõe várias opções para configurar a serialização e a desserialização polimórfica para esse tipo.

Por exemplo, suponha que você tenha uma classe WeatherForecastBase e uma classe derivada WeatherForecastWithCity:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity))]
public class WeatherForecastBase
{
    public DateTimeOffset Date { get; set; }
    public int TemperatureCelsius { get; set; }
    public string? Summary { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity))>
Public Class WeatherForecastBase
    Public Property [Date] As DateTimeOffset
    Public Property TemperatureCelsius As Integer
    Public Property Summary As String
End Class

public class WeatherForecastWithCity : WeatherForecastBase
{
    public string? City { get; set; }
}

Public Class WeatherForecastWithCity
    Inherits WeatherForecastBase
    Public Property City As String
End Class

Suponha também que o argumento de tipo do método Serialize<TValue> em tempo de compilação seja WeatherForecastBase:

options = new JsonSerializerOptions
{
    WriteIndented = true
};
jsonString = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(weatherForecastBase, options);

options = New JsonSerializerOptions With {
    .WriteIndented = True
}
jsonString = JsonSerializer.Serialize(WeatherForecastBase, options)

Nesse cenário, a propriedade City é serializada porque o objeto weatherForecastBase é, na verdade, um objeto WeatherForecastWithCity. Essa configuração habilita a serialização polimórfica para WeatherForecastBase, especificamente quando o tipo de runtime é WeatherForecastWithCity:

{
  "City": "Milwaukee",
  "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
  "TemperatureCelsius": 15,
  "Summary": "Cool"
}

Embora haja suporte para viagens de ia e volta do conteúdo como WeatherForecastBase, isso não se materializará como um tipo de tempo de execução de WeatherForecastWithCity. Em vez disso, se materializará como um tipo de tempo de execução de WeatherForecastBase:

WeatherForecastBase value = JsonSerializer.Deserialize<WeatherForecastBase>("""
    {
      "City": "Milwaukee",
      "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
      "TemperatureCelsius": 15,
      "Summary": "Cool"
    }
    """);

Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity); // False

Dim value As WeatherForecastBase = JsonSerializer.Deserialize(@"
    {
      "City": "Milwaukee",
      "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
      "TemperatureCelsius": 15,
      "Summary": "Cool"
    }")

Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity) // False

A seção a seguir descreve como adicionar metadados para habilitar viagens de ida e volta do tipo derivado.

Discriminadores de tipo polimórfico

Para habilitar a desserialização polimórfica, você precisa especificar um discriminador de tipo para a classe derivada:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastBase), typeDiscriminator: "base")]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity), typeDiscriminator: "withCity")]
public class WeatherForecastBase
{
    public DateTimeOffset Date { get; set; }
    public int TemperatureCelsius { get; set; }
    public string? Summary { get; set; }
}

public class WeatherForecastWithCity : WeatherForecastBase
{
    public string? City { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastBase), "base")>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity), "withCity")>
Public Class WeatherForecastBase
    Public Property [Date] As DateTimeOffset
    Public Property TemperatureCelsius As Integer
    Public Property Summary As String
End Class

Public Class WeatherForecastWithCity
    Inherits WeatherForecastBase
    Public Property City As String
End Class

Com os metadados adicionados, especificamente o discriminador de tipo, o serializador pode serializar e desserializar o conteúdo como o tipo WeatherForecastWithCity de seu tipo base WeatherForecastBase. A serialização emite o JSON com os metadados do discriminador de tipo:

WeatherForecastBase weather = new WeatherForecastWithCity
{
    City = "Milwaukee",
    Date = new DateTimeOffset(2022, 9, 26, 0, 0, 0, TimeSpan.FromHours(-5)),
    TemperatureCelsius = 15,
    Summary = "Cool"
}
var json = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(weather, options);
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//   {
//     "$type" : "withCity",
//     "City": "Milwaukee",
//     "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
//     "TemperatureCelsius": 15,
//     "Summary": "Cool"
//   }

Dim weather As WeatherForecastBase = New WeatherForecastWithCity With
{
    .City = "Milwaukee",
    .[Date] = New DateTimeOffset(2022, 9, 26, 0, 0, 0, TimeSpan.FromHours(-5)),
    .TemperatureCelsius = 15,
    .Summary = "Cool"
}
Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(weather, options)
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'   {
'     "$type" : "withCity",
'     "City": "Milwaukee",
'     "Date": "2022-09-26T00:00:00-05:00",
'     "TemperatureCelsius": 15,
'     "Summary": "Cool"
'   }

Com o discriminador de tipo, o serializador pode desserializar o conteúdo de maneira polimórfica como WeatherForecastWithCity:

WeatherForecastBase value = JsonSerializer.Deserialize<WeatherForecastBase>(json);
Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity); // True

Dim value As WeatherForecastBase = JsonSerializer.Deserialize(json)
Console.WriteLine(value is WeatherForecastWithCity) // True

Observação

Por padrão, o discriminador $type deve ser colocado no início do objeto JSON, agrupado com outras propriedades de metadados, como $id e $ref. Se você estiver lendo dados de uma API externa que coloca o discriminador $type no meio do objeto JSON, defina JsonSerializerOptions.AllowOutOfOrderMetadataProperties como true:

JsonSerializerOptions options = new() { AllowOutOfOrderMetadataProperties = true };
JsonSerializer.Deserialize<Base>("""{"Name":"Name","$type":"derived"}""", options);

Tenha cuidado ao habilitar esse sinalizador, pois isso pode resultar em excesso de buffer (e falhas de falta de memória) ao executar a desserialização de streaming de objetos JSON muito grandes.

Combinação de formatos de discriminador de tipo

Identificadores de discriminador de tipo são válidos em formulários string ou int, portanto, o seguinte é válido:

[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithCity), 0)]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithTimeSeries), 1)]
[JsonDerivedType(typeof(WeatherForecastWithLocalNews), 2)]
public class WeatherForecastBase { }

var json = JsonSerializer.Serialize<WeatherForecastBase>(new WeatherForecastWithTimeSeries());
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//   {
//    "$type" : 1,
//    Omitted for brevity...
//   }

<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithCity), 0)>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithTimeSeries), 1)>
<JsonDerivedType(GetType(WeatherForecastWithLocalNews), 2)>
Public Class WeatherForecastBase
End Class

Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(Of WeatherForecastBase)(New WeatherForecastWithTimeSeries())
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'  {
'    "$type" : 1,
'    Omitted for brevity...
'  }

Embora a API dê suporte à combinação de configurações de discriminador de tipo, isso não é recomendável. A recomendação geral é usar apenas discriminadores de tipo string, apenas discriminadores de tipo int ou nenhum discriminador. O seguinte exemplo mostra como combinar configurações de discriminador de tipo:

[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), typeDiscriminator: 3)]
[JsonDerivedType(typeof(FourDimensionalPoint), typeDiscriminator: "4d")]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public sealed class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), 3)>
<JsonDerivedType(GetType(FourDimensionalPoint), "4d")>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

No exemplo anterior, o tipo BasePoint não tem um discriminador de tipo, enquanto o tipo ThreeDimensionalPoint tem um discriminador de tipo int e o FourDimensionalPoint tem um discriminador de tipo string.

Importante

Para que a serialização polimórfica funcione, o tipo do valor serializado deve ser de base polimórfica. Isso inclui o uso do tipo base como o parâmetro de tipo genérico ao serializar valores de nível raiz, como o tipo declarado de propriedades serializadas ou como o elemento de coleção em coleções serializadas.

using System.Text.Json;
using System.Text.Json.Serialization;

PerformRoundTrip<BasePoint>();
PerformRoundTrip<ThreeDimensionalPoint>();
PerformRoundTrip<FourDimensionalPoint>();

static void PerformRoundTrip<T>() where T : BasePoint, new()
{
    var json = JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(new T());
    Console.WriteLine(json);

    BasePoint? result = JsonSerializer.Deserialize<BasePoint>(json);
    Console.WriteLine($"result is {typeof(T)}; // {result is T}");
    Console.WriteLine();
}
// Sample output:
//   { "X": 541, "Y": 503 }
//   result is BasePoint; // True
//
//   { "$type": 3, "Z": 399, "X": 835, "Y": 78 }
//   result is ThreeDimensionalPoint; // True
//
//   { "$type": "4d", "W": 993, "Z": 427, "X": 508, "Y": 741 }
//   result is FourDimensionalPoint; // True

Imports System.Text.Json
Imports System.Text.Json.Serialization

Module Program
    Sub Main()
        PerformRoundTrip(Of BasePoint)()
        PerformRoundTrip(Of ThreeDimensionalPoint)()
        PerformRoundTrip(Of FourDimensionalPoint)()
    End Sub

    Private Sub PerformRoundTrip(Of T As {BasePoint, New})()
        Dim json = JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(New T())
        Console.WriteLine(json)

        Dim result As BasePoint = JsonSerializer.Deserialize(Of BasePoint)(json)
        Console.WriteLine($"result is {GetType(T)}; // {TypeOf result Is T}")
        Console.WriteLine()
    End Sub
End Module
' Sample output:
'   { "X": 649, "Y": 754 }
'   result is BasePoint; // True
'
'   { "$type": 3, "Z": 247, "X": 814, "Y": 56 }
'   result is ThreeDimensionalPoint; // True
'
'   { "$type": "4d", "W": 427, "Z": 193, "X": 112, "Y": 935 }
'   result is FourDimensionalPoint; // True

Personalizar o nome do discriminador de tipo

O nome da propriedade padrão do discriminador de tipo é $type. Para personalizar o nome da propriedade, use JsonPolymorphicAttribute conforme mostrado no seguinte exemplo:

[JsonPolymorphic(TypeDiscriminatorPropertyName = "$discriminator")]
[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), typeDiscriminator: "3d")]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public sealed class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

<JsonPolymorphic(TypeDiscriminatorPropertyName:="$discriminator")>
<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), "3d")>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

No código anterior, o atributo JsonPolymorphic configura o TypeDiscriminatorPropertyName para o valor "$discriminator". Com o nome do discriminador de tipo configurado, o seguinte exemplo mostra o tipo ThreeDimensionalPoint serializado como JSON:

BasePoint point = new ThreeDimensionalPoint { X = 1, Y = 2, Z = 3 };
var json = JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(point);
Console.WriteLine(json);
// Sample output:
//  { "$discriminator": "3d", "X": 1, "Y": 2, "Z": 3 }

Dim point As BasePoint = New ThreeDimensionalPoint With { .X = 1, .Y = 2, .Z = 3 }
Dim json As String = JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(point)
Console.WriteLine(json)
' Sample output:
'  { "$discriminator": "3d", "X": 1, "Y": 2, "Z": 3 }

Dica

Evite usar um JsonPolymorphicAttribute.TypeDiscriminatorPropertyName que entrar em conflito com uma propriedade em sua hierarquia de tipos.

Manipular tipos derivados desconhecidos

Para lidar com tipos derivados desconhecidos, você precisa aceitar esse suporte usando uma anotação no tipo base. Considere a seguinte hierarquia de tipos:

[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint))]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint))>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

Como a configuração não aceita explicitamente o suporte para FourDimensionalPoint, tentar serializar instâncias de FourDimensionalPoint como BasePoint resultará em uma exceção em tempo de execução:

JsonSerializer.Serialize<BasePoint>(new FourDimensionalPoint()); // throws NotSupportedException

JsonSerializer.Serialize(Of BasePoint)(New FourDimensionalPoint()) ' throws NotSupportedException

Você pode alterar o comportamento padrão usando a enumeração JsonUnknownDerivedTypeHandling, que pode ser especificada da seguinte maneira:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToBaseType)]
[JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint))]
public class BasePoint
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint
{
    public int Z { get; set; }
}

public class FourDimensionalPoint : ThreeDimensionalPoint
{
    public int W { get; set; }
}

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling:=JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToBaseType)>
<JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint))>
Public Class BasePoint
    Public Property X As Integer
    Public Property Y As Integer
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
    Public Property Z As Integer
End Class

Public NotInheritable Class FourDimensionalPoint
    Inherits ThreeDimensionalPoint
    Public Property W As Integer
End Class

Em vez fazer fallback para o tipo base, você pode usar a configuração FallBackToNearestAncestor para fazer fallback para o contrato do tipo derivado declarado mais próximo:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)]
[JsonDerivedType(typeof(BasePoint))]
public interface IPoint { }

public class BasePoint : IPoint { }

public class ThreeDimensionalPoint : BasePoint { }

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)>
<JsonDerivedType(GetType(BasePoint)>
Public Interface IPoint
End Interface

Public Class BasePoint
    Inherits IPoint
End Class

Public Class ThreeDimensionalPoint
    Inherits BasePoint
End Class

Com uma configuração como o exemplo anterior, o tipo ThreeDimensionalPoint será serializado como BasePoint:

// Serializes using the contract for BasePoint
JsonSerializer.Serialize<IPoint>(new ThreeDimensionalPoint());

' Serializes using the contract for BasePoint
JsonSerializer.Serialize(Of IPoint)(New ThreeDimensionalPoint())

No entanto, fazer fallback para o ancestral mais próximo admite a possibilidade de uma ambiguidade "diamante". Considere a seguinte hierarquia de tipos como exemplo:

[JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)]
[JsonDerivedType(typeof(BasePoint))]
[JsonDerivedType(typeof(IPointWithTimeSeries))]
public interface IPoint { }

public interface IPointWithTimeSeries : IPoint { }

public class BasePoint : IPoint { }

public class BasePointWithTimeSeries : BasePoint, IPointWithTimeSeries { }

<JsonPolymorphic(
    UnknownDerivedTypeHandling:=JsonUnknownDerivedTypeHandling.FallBackToNearestAncestor)>
<JsonDerivedType(GetType(BasePoint))>
<JsonDerivedType(GetType(IPointWithTimeSeries))>
Public Interface IPoint
End Interface

Public Interface IPointWithTimeSeries
    Inherits IPoint
End Interface

Public Class BasePoint
    Implements IPoint
End Class

Public Class BasePointWithTimeSeries
    Inherits BasePoint
    Implements IPointWithTimeSeries
End Class

Nesse caso, o tipo BasePointWithTimeSeries pode ser serializado como BasePoint ou IPointWithTimeSeries, pois ambos são ancestrais diretos. Essa ambiguidade fará com que NotSupportedException seja gerado ao tentar serializar uma instância de BasePointWithTimeSeries como IPoint.

// throws NotSupportedException
JsonSerializer.Serialize<IPoint>(new BasePointWithTimeSeries());

' throws NotSupportedException
JsonSerializer.Serialize(Of IPoint)(New BasePointWithTimeSeries())

Configurar o polimorfismo com o modelo de contrato

Para casos de uso em que anotações de atributo são impraticáveis ou impossíveis (como modelos de domínio grandes, hierarquias entre assemblies ou hierarquias em dependências de terceiros) use o modelo de contrato para configurar o polimorfismo. O modelo de contrato é um conjunto de APIs que podem ser usadas para configurar o polimorfismo em uma hierarquia de tipos criando uma subclasse personalizada DefaultJsonTypeInfoResolver que fornece dinamicamente a configuração polimórfica por tipo, conforme mostrado no seguinte exemplo:

public class PolymorphicTypeResolver : DefaultJsonTypeInfoResolver
{
    public override JsonTypeInfo GetTypeInfo(Type type, JsonSerializerOptions options)
    {
        JsonTypeInfo jsonTypeInfo = base.GetTypeInfo(type, options);

        Type basePointType = typeof(BasePoint);
        if (jsonTypeInfo.Type == basePointType)
        {
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions = new JsonPolymorphismOptions
            {
                TypeDiscriminatorPropertyName = "$point-type",
                IgnoreUnrecognizedTypeDiscriminators = true,
                UnknownDerivedTypeHandling = JsonUnknownDerivedTypeHandling.FailSerialization,
                DerivedTypes =
                {
                    new JsonDerivedType(typeof(ThreeDimensionalPoint), "3d"),
                    new JsonDerivedType(typeof(FourDimensionalPoint), "4d")
                }
            };
        }

        return jsonTypeInfo;
    }
}

Public Class PolymorphicTypeResolver
    Inherits DefaultJsonTypeInfoResolver

    Public Overrides Function GetTypeInfo(
        ByVal type As Type,
        ByVal options As JsonSerializerOptions) As JsonTypeInfo

        Dim jsonTypeInfo As JsonTypeInfo = MyBase.GetTypeInfo(type, options)
        Dim basePointType As Type = GetType(BasePoint)

        If jsonTypeInfo.Type = basePointType Then
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions = New JsonPolymorphismOptions With {
                .TypeDiscriminatorPropertyName = "$point-type",
                .IgnoreUnrecognizedTypeDiscriminators = True,
                .UnknownDerivedTypeHandling =
                    JsonUnknownDerivedTypeHandling.FailSerialization
            }
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions.DerivedTypes.Add(
                New JsonDerivedType(GetType(ThreeDimensionalPoint), "3d"))
            jsonTypeInfo.PolymorphismOptions.DerivedTypes.Add(
                New JsonDerivedType(GetType(FourDimensionalPoint), "4d"))
        End If

        Return jsonTypeInfo
    End Function
End Class

Detalhes adicionais da serialização polimórfica

A serialização polimórfica dá suporte a tipos derivados que foram aceitos explicitamente por meio do JsonDerivedTypeAttribute. Tipos não declarados resultarão em uma exceção em tempo de execução. O comportamento pode ser alterado configurando a propriedade JsonPolymorphicAttribute.UnknownDerivedTypeHandling.
A configuração polimórfica especificada nos tipos derivados não é herdada pela configuração polimórfica nos tipos base. O tipo base deve ser configurado independentemente.
As hierarquias polimórficas têm suporte para os tipos interface e class.
O polimorfismo usando discriminadores de tipo só tem suporte para hierarquias de tipos que usam conversores padrão para objetos, coleções e tipos de dicionário.
O polimorfismo tem suporte na geração de origem baseada em metadados, mas não na geração de origem de caminho rápido.

Confira também

Visão geral de System.Text.Json
Como serializar e desserializar JSON

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