Benchmark.NET：让 C# 测试程序性能变得既酷又简单

前言

嗨，小伙伴们，今天我们来聊聊一个在 C# 程序员中越来越受欢迎的工具：Benchmark.NET。

这是一款专为 .NET 平台设计的性能基准测试框架，它可以帮助你测量代码的执行时间、内存使用情况等性能指标。

简单来说，它就像是你代码的 “健身教练”，帮助你找到瓶颈，优化性能，让你的应用跑得更快、更稳！

比如我们都知道，字符串拼接时，StringBuilder 性能要高得多，速度也快得多，如果有人质疑，我们就可以使用 Benchmark.NET 生成的性能报告来怼他。

是不是听起来很酷？那么，让我们一起通过一个 Step By Step 例子来探索 Benchmark.NET 的奥秘吧！

Step By Step 步骤

1. 新建一个 .NET Core 控制台应用程序，命名为 BenchmarkSample

2. 安装 Benchmark.NET Nuget 包

   BenchmarkDotNet

3. 新建一个 BenchmarkTest.cs 类文件

   在这个类文件中编写基准测试代码（留意注释）

   using BenchmarkDotNet.Attributes;
   using System;
   using System.Collections.Generic;
   using System.Linq;
   using System.Text;
   using System.Threading.Tasks;
   
   namespace BenchmarkSample
   {
   	// [MemoryDiagnoser] 特性用于查看内存分配情况，不加也可以，但结果没有 Allocated 指标
   	[MemoryDiagnoser]
   	public class BenchmarkTest
   	{
   		// [Benchmark] 特性标识需要进行性能测试的方法
   		[Benchmark]
   		public string TestMethod1()
   		{
   			// 循环 1000 次，使用 String 的原始方式来拼接字符串
   			string result = "";
   			for (int i = 0; i < 1000; i++)
   			{
   				result += "Hello ";
   			}
   			return result;
   		}
   
   		[Benchmark] 
   		public string TestMethod2()
   		{
   			// 循环 1000 次，使用 StringBuilder 来拼接字符串
   			StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);
   			for (int i = 0; i < 1000; i++)
   			{
   				sb.Append("Hello ");
   			}
   			return sb.ToString();
   		}
   	}
   }
   

4. 打开 Program.cs 文件，添加以下代码：

   using BenchmarkDotNet.Running;
   using BenchmarkSample;
   
   // 运行 BenchmarkTest 里标记为 Benchmark 的方法，比较它们的性能
   var summary = BenchmarkRunner.Run<BenchmarkTest>();
   Console.WriteLine(summary);
   

5. 运行基准测试，注意：

   • 运行前需要先切换到 Release 模式
   • 运行大约需要几分钟，基准测试工具会在后台创建大量线程/作业并多次运行测试

6. 大约几分钟后，基准测试工具在屏幕上打印出以上代码的性能报告，如下图：

   

   你可以清楚地看到每个方法的执行时间和内存分配，很明显，方法 TestMethod2 的性能和执行速度要高很多！

性能报告指标说明：

1. Mean：平均运行时间，是所有运行中的平均值

2. Error：测试结果的标准差，值越小，说明测试结果越可靠和稳定

3. StdDev：测试结果的标准偏差，值越小，说明数据的波动越小，数据分布越稳定

4. Allocated：每个操作分配的内存大小

通常需要关注 Mean、Error 和 Allocated 这三个指标，它们可以帮助评估方法的性能、执行速度和准确性。

优势

通过以上的例子，你感觉到 Benchmark.NET 的优势了吗？总结一下：

1. 精准测量：Benchmark.NET 提供了高精度的性能测量，能够消除许多常见的干扰因素，比如 JIT 编译、垃圾回收等。

2. 易于使用：只需几行代码，你就能开始基准测试，简单明了，适合各种水平的开发者。

3. 丰富的报告：它生成的报告详细而美观，帮助你清晰地了解性能数据，方便分析和优化。

4. 跨平台：支持 .NET Core 和 .NET Framework，适用于 Windows、Linux 和 macOS 等操作系统。

使用建议

1. 使用时确保测试环境尽可能一致，避免外部因素干扰测试结果
2. 为了获得更准确的结果，建议多次运行基准测试，取平均值
3. 测试时不仅要关注执行时间，还要注意内存使用情况

总结

Benchmark.NET 是一个非常简单和实用的工具，当你有以下的需求时，它是一个很好的选择：

1. 当你想要优化某段代码的性能时

2. 想知道哪个算法更快时

3. 在重构代码后，想要知道性能有没有比重构之前更好

4. 在使用第三方库时，想知道其性能是否符合需求

最后，希望这个小教程能让你在追求高性能的路上越走越远，享受编程带来的无限乐趣！

记住，性能测试是一个持续的过程，随着应用的发展不断优化，才能让应用始终保持最佳状态！

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