前言
应用中我们经常使用到数据的复制，在.NET中有多种方式可以实现复制数据或对象。选择哪种方式、是浅拷贝还是深拷贝，具体需求场景可以取决于对象的复杂性、数据量等，本文我们介绍主要的拷贝方式以及相对高性能的方案。
MemberwiseClone拷贝
浅拷贝 Object.MemberwiseClone 方法 (System) | Microsoft Learn，指针对对象执行非静态字段的浅复制操作
字段是基础类型如string、int，会全部复制过来，是全新的值
字段是引用类型，则会则复制对象的引用，而不复制对象，二者对象是一个内存地址
深拷贝，则不管是字段还是引用类型，均完全实现全新的复现。
一般深拷贝可以手动实现，对象类内部添加Clone方法(也可以实现内置的统一接口ICloneable)，将所有字段重新赋值一遍、返回一个新对象。那也可以基于MemberwiseClone方案之上，对引用类型重新赋值一个新对象，实现深拷贝
深拷贝，内部克隆的对象字段可以修改，不会影响原来对象的值。
参考如下代码：
public class MemberwiseCloneModel
{
public int Age { get; set; }
public string Name { get; set; }
public TestMode Mode { get; set; }
public MemberwiseCloneModel ShallowClone()
{
return (MemberwiseCloneModel)this.MemberwiseClone();
}
public MemberwiseCloneModel DeepCopy()
{
var clone = (MemberwiseCloneModel)this.MemberwiseClone();
clone.Mode = new TestMode() { Data = this.Mode?.Data ?? string.Empty };
return clone;
}
}
Record的with数据拷贝
这是针对Record数据类的一类拷贝方式，只在C#9以上支持，详见Record - C# reference | Microsoft Learn
record因为是标记数据类，可以只有属性，所以RecordModel可以简写为RecordModel1结构：
public record class RecordModel
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public TestMode Mode { get; set; }
}
public record RecordModel1(string Name, int Age, TestMode Mode);
with相当于MemberwiseClone浅拷贝，对值类型字段可以全新复制，但引用类型操作后还是同一对象 with 表达式 - 创建新对象，这些对象是现有对象的修改副本 - C# reference | Microsoft Learn
写个demo：
public static void TestRecordWith()
{
var original = new RecordModel() { Name = "Test", Age = 20, Mode = new TestMode() { Data = "data" } };
var clone = original with { };
Debug.WriteLine($"referenceEquals:{ReferenceEquals(original, clone)}");
Debug.WriteLine($"clone:{clone.Name},{clone.Age},{clone.Mode.Data}");
clone.Name = "Test1";
clone.Age = 21;
clone.Mode.Data = "data1";
Debug.WriteLine($"original after modified clone:{original.Name},{original.Age},{original.Mode.Data}");
}
上面demo输出结果，基础类型不会被修改：
另外，with也可以同时给属性赋新值，var clone = original with { Name = "Test0" };
序列化实现数据拷贝
可以通过将对象序列化为二进制、XML 或 JSON 等格式，然后再反序列化为新对象来实现深拷贝。此方法对内部引用对象字段，也适用
1、二进制格式实现比例简单，直接粘贴代码，如下：
public static T DeepCopy<T>(T obj)
{
using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream())
{
IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
formatter.Serialize(memoryStream, obj);
memoryStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
return (T)formatter.Deserialize(memoryStream);
}
}
但BinaryFormatter在.NET5之后标记废弃了，原因是安全漏洞：使用 BinaryFormatter 和相关类型时的反序列化风险 - .NET | Microsoft Learn。官方推荐使用XML以及Json序列化等
2、XML序列化需要添加属性标记DataContract、DataMember（推荐Json序列化也添加此标记）
[DataContract]
public class SerializerModel
{
[DataMember]
public string Name { get; set; }
[DataMember]
public int Age { get; set; }
[DataMember]
public TestMode Mode { get; set; }
}
DataContractSerializerDataContractSerializer 类 (System.Runtime.Serialization) | Microsoft Learn实现XML序列化：
public static T DeepCopyBySerializer<T>(T obj)
{
using var stream = new MemoryStream();
var serializer = new DataContractSerializer(typeof(T));
serializer.WriteObject(stream, obj);
stream.Position = 0;
return (T)serializer.ReadObject(stream);
}
XML序列化还有一个XmlSerializer，就不介绍了。
DataContractSerializer使用的是一种流式序列化方式，复杂对象、数据量较大时，DataContractSerializer比 XmlSerializer基于反射的序列化更快。如果是需要可视化可读性强的XML、数据量小、性能要求不高，可以使用XmlSerializer
3、再说说Json序列化
已知最强的2个Json序列化器：微软的System.Text.Json和第三方成熟Newtonsoft.Json
如果是.NET版本推荐System.Text.Json，Framework版本使用Newtonsoft.Json。
之前有统计过俩个方案的性能 .NET Json序列化方案选择 - 唐宋元明清2188 - 博客园
后面关注.NET8+，所以看System.Text.Json就好：
public static T DeepCopyByJson<T>(T obj)
{
var data = System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(obj);
return System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<T>(data);
}
性能测试Benchmark
准备同样一个大小数据，Benchmark代码如下：
[MemoryDiagnoser]
public class BenchmarkTest
{
private readonly BenchmarkTestMode _data;
public BenchmarkTest()
{
_data = GetData();
}
[Benchmark]
public void ShallowCloneByMemberwiseClone()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
var clone = original.ShallowClone();
}
}
[Benchmark]
public void ShallowCloneByRecordWith()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
var clone = original with { };
}
}
[Benchmark]
public void DeepCloneByManual()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
var benchmarkTestMode = new BenchmarkTestMode()
{
Angle = original.Angle,
Name = original.Name,
Points = original.Points.Select(i => new Point(i.X, i.Y)).ToList()
};
}
}
[Benchmark]
public void DeepCloneByMemberwiseCloneManual()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
var clone = original.DeepClone();
}
}
[Benchmark]
public void DeepCloneByDataContractSerializer()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
using var stream = new MemoryStream();
var serializer = new DataContractSerializer(typeof(BenchmarkTestMode));
serializer.WriteObject(stream, original);
stream.Position = 0;
var clone = (BenchmarkTestMode)serializer.ReadObject(stream);
}
}
[Benchmark]
public void DeepCloneBySystemTextJson()
{
var original = _data;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
var data = System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(original);
var clone = System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<BenchmarkTestMode>(data);
}
}
private BenchmarkTestMode GetData()
{
var original = new BenchmarkTestMode() { Name = "Test", Angle = 20 };
original.Points = new List<Point>();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
original.Points.Add(new Point(i, 1000 - i));
}
return original;
}
}
然后我们使用release把test跑起来
var summary = BenchmarkRunner.Run<BenchmarkTest>();
Console.WriteLine(summary);
1、浅拷贝，我们对比MemberwiseClone 、Record数据类With
看下面测试结果，Record-with性能强的不是一丁点：
浅拷贝推荐Record数据类With操作，所以我们可以把record使用起来，record不只是简化以及可读性好。如果追求极致性能的话，可以使用record struct结构体
2、深拷贝，主要有MemberwiseClone结合手动复制、手动复制、XML序列化、JSON序列化
XML/JSON序列化 性能远远小于 MemberwiseClone结合手动复制、手动复制。另外，序列化操作我们可以看到内存总量增加超级多，运行期间会带来一定的内存暴涨问题
所以大量数据场景，深拷贝推荐手动复制（可以结合MemberwiseClone），可以在组件库自定义一套解析、反解析接口，在团队内统一使用。如果只是快速实现功能、性能要求不高，可以使用XML/JSON序列化
最后
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作者：唐宋元明清2188
出处：cnblogs.com/kybs0/p/18669035
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