C# 基准测试
最后修改于 2023 年 7 月 5 日
在本文中，我们使用 BenchmarkDotNet 库对 C# 代码进行基准测试。
基准测试是衡量代码性能的过程。它使我们能够确定程序中的性能瓶颈。
BenchmarkDotNet 是一个强大的 .NET 库，用于执行基准测试。我们可以测量 C#、F# 和 VB 代码。
$ dotnet add package BenchmarkDotNet
我们安装 BenchmarkDotNet 包。
$ dotnet run --project SimpleEx.csproj -c Release
这是我们运行基准测试的方法。
C# 基准测试简单示例
在以下示例中，我们测量字符串连接的各种方法的性能。
Program.cs
using System.Text;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
[MemoryDiagnoser]
public class Program
{
int n = 10_000;
[Benchmark]
public string Builder()
{
StringBuilder output = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
output.Append("falcon").Append(i);
}
return output.ToString();
}
[Benchmark]
public string Interpolation()
{
string output = string.Empty;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
output = $"{output}falcon{i}";
}
return output;
}
[Benchmark]
public string Addition()
{
string output = string.Empty;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
output += "falcon" + i;
}
return output.ToString();
}
static void Main(string[] args)
{
var summary = BenchmarkRunner.Run<Program>();
}
}
在该程序中，我们比较了三种字符串连接方法：使用 StringBuilder、字符串插值和加法运算。
[MemoryDiagnoser]
public class Program
{
...
}
使用 [MemoryDiagnoser]，我们还可以测量内存使用情况。
[Benchmark]
public string Builder()
{
StringBuilder output = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
output.Append("falcon").Append(i);
}
return output.ToString();
}
此方法使用 StringBuilder 添加字符串。该方法使用 [Benchmark] 进行装饰。
var summary = BenchmarkRunner.Run<Program>();
我们运行基准测试。
// * Summary * BenchmarkDotNet=v0.13.2, OS=ubuntu 22.04 11th Gen Intel Core i5-1135G7 2.40GHz, 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores .NET SDK=6.0.104 [Host] : .NET 6.0.4 (6.0.422.16404), X64 RyuJIT AVX2 DefaultJob : .NET 6.0.4 (6.0.422.16404), X64 RyuJIT AVX2 | Method | Mean | Error | StdDev | Gen0 | Gen1 | Gen2 | Allocated | |-------------- |-------------:|----------:|----------:|------------:|------------:|------------:|-------------:| | Builder | 120.6 us | 0.30 us | 0.27 us | 62.3779 | 62.3779 | 62.3779 | 398.29 KB | | Interpolation | 120,826.4 us | 354.51 us | 331.61 us | 290600.0000 | 247600.0000 | 247600.0000 | 956382.51 KB | | Addition | 73,354.2 us | 448.96 us | 419.96 us | 290714.2857 | 249000.0000 | 247714.2857 | 956694.4 KB |
输出包括操作系统和硬件摘要，以及显示基准测试统计信息的表格。从输出中我们可以看到，加法运算速度最快，而 builder 的内存效率最高。
C# 基准测试排序算法
在下一个示例中，我们对排序算法进行基准测试。
Program.cs
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
[MemoryDiagnoser]
public class Program
{
const int n = 100_000;
int[] vals = new int[n];
[GlobalSetup]
public void GlobalSetup()
{
var rnd = new Random();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
vals[i] = rnd.Next(1, 100);
}
}
[Benchmark]
public void SelectionSort()
{
int len = vals.Length;
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
int min_idx = i;
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (vals[j] < vals[min_idx])
{
min_idx = j;
}
}
int temp = vals[min_idx];
vals[min_idx] = vals[i];
vals[i] = temp;
}
}
[Benchmark]
public void BubbleSort()
{
int len = vals.Length;
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < len - i - 1; j++)
{
if (vals[j] > vals[j + 1])
{
int temp = vals[j];
vals[j] = vals[j + 1];
vals[j + 1] = temp;
}
}
}
}
static void Main(string[] args)
{
var summary = BenchmarkRunner.Run<Program>();
}
}
我们将选择排序与冒泡排序算法进行比较。
const int n = 100_000;
int[] vals = new int[n];
[GlobalSetup]
public void GlobalSetup()
{
var rnd = new Random();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
vals[i] = rnd.Next(1, n);
}
}
使用 [GlobalSetup] 属性，我们准备一个包含 100000 个随机选择的介于 1 和 100000 之间的整数值的数组。此代码仅执行一次。
[Benchmark]
public void SelectionSort()
{
int len = vals.Length;
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
int min_idx = i;
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (vals[j] < vals[min_idx])
{
min_idx = j;
}
}
int temp = vals[min_idx];
vals[min_idx] = vals[i];
vals[i] = temp;
}
}
我们有选择排序算法；它对准备好的整数数组进行排序。
| Method | Mean | Error | StdDev | Allocated | |-------------- |--------:|---------:|---------:|----------:| | SelectionSort | 3.646 s | 0.0569 s | 0.0532 s | 1.38 KB | | BubbleSort | 4.124 s | 0.0136 s | 0.0127 s | 3.28 KB |
选择排序在内存和速度方面都略胜一筹。
来源
在本文中，我们使用 BenchmarkDotNet 库测量了 C# 代码的性能。
作者
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