为什么需要性能基准测试?
性能基准测试可以帮助程序员对比2个代码段或者方法的性能，这对于代码重写或者重构来说，可以提供一种很好的量化标准。如果没有性能基准测试，很难想象将方法A改为B方法时候，仅凭肉眼如何区分性能的变化。
BenchmarkDotNet
BenchmarkDotNet是一款强力的.NET性能基准测试库, 官网https://benchmarkdotnet.org/。
运行时支持
NET Framework (4.6+),
.NET Core (2.0+)
Mono
CoreRT。
BenchmarkDotnet为每个被测试的方法提供了孤立的环境, 使用BenchmarkDotnet, 程序员可以很容易的编写各种性能测试方法，并可以避免许多常见的坑。
代码基准测试(Code Benchmarking)
现在我们希望来对比一下Linq to object中First和Single方法的性能
虽然我们知道First的性能肯定比Single高, First方法会在查询到第一个满足条件的对象之后就停止集合遍历，而Single找到第一个满足条件的对象之后，不会停止查找，它会去继续查找集合中的剩余对象，直到遍历整个集合或者在集合中找到第二个匹配条件的对象。 这里我们只是为了演示一下如何进行代码基准测试。
为了使用BenchmarkDotNet来进行代码基准测试，我们首先创建一个空的.Net Core控制台程序。
然后我们使用Package Manage Console添加BenchmarkDotNet库
| PM> Install-Package BenchmarkDotNet |
然后我们修改Program.cs文件, 代码如下
代码解释说明
以上代码中SingleVsFirst类是一个测试类。
测试类中我们生成了一个拥有100万对象的字符串集合。
我们在集合的中间位置插入了一个测试字符串，字符串的内容是"needle"。
代码中的Single和First方法，分别调用了Linq to object的SingleOrDefault和FirstOrDefault方法来查询字符串集合中的"needle"字符串。
在Single和First方法上，我们加入[Benchmark]特性, 拥有该特性的方法会出现在最后的基准检测报告中。
注意：
测试的方法必须是公开的(public), 如果把public去掉，程序不会产生任何结果
在运行程序之前，还有一步关键的操作，测试的程序需要使用Release模式编译，并且不能附加任何调试器(Debugger)
最终结果
现在我们运行程序，程序产生的最终报告如下：
结果中的第一列Mean表明了2个方法处理的平均响应时间，First比Single快了一倍(这和我们测试字符串放置的位置有关系)。
带测试参数的基准测试(Input Benchmarking)
BenchmarkDotNet中我们还可以使用[ParamsSource]参数来指定测试的用例范围。
在上面的代码中，我们测试了匹配字符串在集合中间位置时，First和Single的效率对比，下面我们修改上面的代码，我们希望分别测试匹配字符串在集合头部，尾部以及中间位置时First和Single的效率对比。
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using BenchmarkDotNet.Attributes; using BenchmarkDotNet.Running; namespace BenchmarkExample { public class SingleVsFirst { private readonly List<string> _haystack = new List<string>(); private readonly int _haystackSize = 1000000; public List<string> _needles => new List<string> { "StartNeedle", "MiddleNeedle", "EndNeedle" }; public SingleVsFirst() { //Add a large amount of items to our list. Enumerable.Range(1, _haystackSize).ToList().ForEach(x => _haystack.Add(x.ToString())); //One at the start. _haystack.Insert(0, _needles[0]); //One right in the middle. _haystack.Insert(_haystackSize / 2, _needles[1]); //One at the end. _haystack.Insert(_haystack.Count - 1, _needles[2]); } [ParamsSource(nameof(_needles))] public string Needle { get; set; } [Benchmark] public string Single() => _haystack.SingleOrDefault(x => x == Needle); [Benchmark] public string First() => _haystack.FirstOrDefault(x => x == Needle); } class Program { static void Main(string[] args) { var summary = BenchmarkRunner.Run<SingleVsFirst>(); Console.ReadLine(); } } } |
代码解释说明
我们创建了测试的用例字符串集合_needles
在构造函数中，我们在字符串集合的头部，中部，尾部分别插入了3个字符串
我们添加了一个属性Needle, 表示当前测试的用例，在被测试Single和First方法中，我们使用属性Needle来匹配
在属性Needle上我们加上了参数来源特性[ParamsSource], 并设置参数来源是_needles
最终效果
现在我们运行程序，程序产生的最终报告如下：
从结果上看
当匹配字符串在集合头部的时候，First性能比Single高的多
当匹配字符串在集合中部的时候，First性能是比Single的一倍
当匹配字符串在集合尾部的时候，First和比Single的性能差不多
加入内存测试
在.NET Core中的CSV解析库中，我们使用了以下代码
其中除了[Benchmark]特性，我们还在测试类CsvBenchmarking上添加了[MemoryDiagnoser]特性，该特性会在测试报告中追加，2个方法执行时的内存使用情况。
其中Allocated表明了内存占用情况。
总结
BenchmarkDotNet绝对是.NET开发人员了解代码性能，以及对比代码性能的必备神器。你的项目里用了BenchmarkDotnet了么？
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