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技術頻道 - ASP.NET編程

benchmarkdotnet中文介紹：功能 · 入門 · 文檔

作者:admin 時間:2023-5-13 8:27:35 瀏覽:

BenchmarkDotNet可幫助你將方法轉(zhuǎn)化為基準、跟蹤其性能并共享可重現(xiàn)的測量實驗。這并不比編寫單元測試難！在引擎蓋下，它執(zhí)行了很多保證可靠和精確結(jié)果的技能。BenchmarkDotNet可以保護你免受常見的基準測試錯誤的影響，并在你的基準設計或獲得的測量結(jié)果出現(xiàn)問題時向你發(fā)出警告。結(jié)果以用戶友好的形式呈現(xiàn)，突出顯示有關實驗的所有重要事實。該庫被包括 .NET Runtime 在內(nèi)的14300 多個項目采用，并得到 .NET Foundation 的支持。

開始編寫基準測試很容易，查看示例：

[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net472, baseline: true)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.NetCoreApp30)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.NativeAot70)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Mono)]
[RPlotExporter]
public class Md5VsSha256
{
    private SHA256 sha256 = SHA256.Create();
    private MD5 md5 = MD5.Create();
    private byte[] data;

    [Params(1000, 10000)]
    public int N;

    [GlobalSetup]
    public void Setup()
    {
        data = new byte[N];
        new Random(42).NextBytes(data);
    }

    [Benchmark]
    public byte[] Sha256() => sha256.ComputeHash(data);

    [Benchmark]
    public byte[] Md5() => md5.ComputeHash(data);
}

BenchmarkDotNet 自動在所有運行時運行基準測試，匯總測量結(jié)果，并打印包含最重要信息的匯總表：

BenchmarkDotNet=v0.12.0, OS=Windows 10.0.17763.805 (1809/October2018Update/Redstone5)
Intel Core i7-7700K CPU 4.20GHz (Kaby Lake), 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
  [Host]       : .NET Framework 4.7.2 (4.7.3468.0), X64 RyuJIT
  Net472       : .NET Framework 4.7.2 (4.7.3468.0), X64 RyuJIT
  NetCoreApp30 : .NET Core 3.0.0 (CoreCLR 4.700.19.46205, CoreFX 4.700.19.46214), X64 RyuJIT
  NativeAot70  : .NET 7.0.0-preview.4.22172.7, X64 NativeAOT
  Mono         : Mono 6.4.0 (Visual Studio), X64


| Method |       Runtime |     N |       Mean |     Error |    StdDev | Ratio |
|------- |-------------- |------ |-----------:|----------:|----------:|------:|
| Sha256 |    .NET 4.7.2 |  1000 |   7.735 us | 0.1913 us | 0.4034 us |  1.00 |
| Sha256 | .NET Core 3.0 |  1000 |   3.989 us | 0.0796 us | 0.0745 us |  0.50 |
| Sha256 | NativeAOT 7.0 |  1000 |   4.091 us | 0.0811 us | 0.1562 us |  0.53 |
| Sha256 |          Mono |  1000 |  13.117 us | 0.2485 us | 0.5019 us |  1.70 |
|        |               |       |            |           |           |       |
|    Md5 |    .NET 4.7.2 |  1000 |   2.872 us | 0.0552 us | 0.0737 us |  1.00 |
|    Md5 | .NET Core 3.0 |  1000 |   1.848 us | 0.0348 us | 0.0326 us |  0.64 |
|    Md5 | NativeAOT 7.0 |  1000 |   1.817 us | 0.0359 us | 0.0427 us |  0.63 |
|    Md5 |          Mono |  1000 |   3.574 us | 0.0678 us | 0.0753 us |  1.24 |
|        |               |       |            |           |           |       |
| Sha256 |    .NET 4.7.2 | 10000 |  74.509 us | 1.5787 us | 4.6052 us |  1.00 |
| Sha256 | .NET Core 3.0 | 10000 |  36.049 us | 0.7151 us | 1.0025 us |  0.49 |
| Sha256 | NativeAOT 7.0 | 10000 |  36.253 us | 0.7076 us | 0.7571 us |  0.49 |
| Sha256 |          Mono | 10000 | 116.350 us | 2.2555 us | 3.0110 us |  1.58 |
|        |               |       |            |           |           |       |
|    Md5 |    .NET 4.7.2 | 10000 |  17.308 us | 0.3361 us | 0.4250 us |  1.00 |
|    Md5 | .NET Core 3.0 | 10000 |  15.726 us | 0.2064 us | 0.1930 us |  0.90 |
|    Md5 | NativeAOT 7.0 | 10000 |  15.627 us | 0.2631 us | 0.2461 us |  0.89 |
|    Md5 |          Mono | 10000 |  30.205 us | 0.5868 us | 0.6522 us |  1.74 |

測量數(shù)據(jù)可以導出為不同格式（md、html、csv、xml、json 等），包括繪圖：

（點擊圖片放大）

支持的運行時： .NET 5+、.NET Framework 4.6.1+、.NET Core 2.0+、Mono、NativeAOT
支持的語言： C#、F#、Visual Basic
支持的操作系統(tǒng)： Windows、Linux、macOS
支持的架構(gòu)： x86、x64、ARM , ARM64, Wasm 和 LoongArch64

特征

BenchmarkDotNet 具有大量在綜合性能調(diào)查中必不可少的功能。四個方面定義了這些功能的設計：簡單性、自動化、可靠性和友好性。

簡單

如果你想編寫基準測試，而你不是一位經(jīng)驗豐富的性能工程師，你可以使用簡單的 API 以聲明式的方式設計非常復雜的性能實驗。

例如，如果你想?yún)?shù)化你的基準，標記一個字段或一個屬性[Params(1, 2, 3)]：BenchmarkDotNet 將枚舉所有指定的值并為每個案例運行基準。如果你想相互比較基準，請通過[Benchmark(Baseline = true)]將其中一個基準標記為基準：BenchmarkDotNet 會將其與所有其他基準進行比較。如果要比較不同環(huán)境中的性能，請使用jobs。例如，你可以通過 [SimpleJob(RuntimeMoniker.NetCoreApp30)]和[SimpleJob(RuntimeMoniker.Mono)]在 .NET Core 3.0 和 Mono 上運行所有基準測試。

如果你不喜歡屬性，你可以通過 fluent 風格調(diào)用大部分 API，并編寫如下代碼：

ManualConfig.CreateEmpty() // A configuration for our benchmarks
    .AddJob(Job.Default // Adding first job
        .WithRuntime(ClrRuntime.Net472) // .NET Framework 4.7.2
        .WithPlatform(Platform.X64) // Run as x64 application
        .WithJit(Jit.LegacyJit) // Use LegacyJIT instead of the default RyuJIT
        .WithGcServer(true) // Use Server GC
    ).AddJob(Job.Default // Adding second job
        .AsBaseline() // It will be marked as baseline
        .WithEnvironmentVariable("Key", "Value") // Setting an environment variable
        .WithWarmupCount(0) // Disable warm-up stage
    );

如果你更喜歡命令行體驗，則可以通過任何控制臺應用程序中的控制臺參數(shù)配置基準測試（不支持其他類型的應用程序）。

自動化

可靠的基準測試總是包含大量樣板代碼。

讓我們考慮一下在典型情況下你應該做什么。首先，你應該執(zhí)行試點實驗并確定最佳的方法調(diào)用次數(shù)。接下來，你應該執(zhí)行幾次預熱迭代并確保你的基準測試達到穩(wěn)定狀態(tài)。之后，你應該執(zhí)行主要迭代并計算一些基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)。如果你在基準測試中計算了一些值，你應該以某種方式使用它來防止死代碼消除。如果你使用循環(huán)，你應該關心循環(huán)展開對結(jié)果的影響（這可能取決于處理器架構(gòu)）。獲得結(jié)果后，你應該檢查所獲得的性能分布的一些特殊屬性，例如多模態(tài)或極高的離群值。你還應該評估基礎設施的開銷，并從結(jié)果中扣除。

如果你從頭開始編寫此代碼，很容易出錯并破壞你的測量結(jié)果。請注意，這是你在基準測試期間應遵循的完整清單的簡化版本：還有許多其他隱藏的陷阱需要妥善處理。幸運的是，你不必擔心，因為 BenchmarkDotNet會為你完成這些無聊且耗時的工作。

此外，庫可以幫助你完成一些你可能希望在調(diào)查期間執(zhí)行的高級任務。例如，BenchmarkDotNet 可以測量托管和本機內(nèi)存流量并為你的基準打印反匯編列表。

可靠性

許多手寫的基準測試會產(chǎn)生錯誤的數(shù)字，從而導致錯誤的業(yè)務決策。BenchmarkDotNet 保護你免受大多數(shù)基準測試陷阱的影響，并允許實現(xiàn)高測量精度。

你不應該擔心方法調(diào)用的完美次數(shù)、預熱次數(shù)和實際迭代次數(shù)：BenchmarkDotNet 嘗試選擇最佳基準測試參數(shù)，并在測量預測和所有基準測試運行的總持續(xù)時間之間取得良好的權(quán)衡. 所以，你不應該使用任何幻數(shù)（比如“我們應該在這里執(zhí)行 100 次迭代”），庫會根據(jù)統(tǒng)計指標的值為你做這件事。

BenchmarkDotNet 還阻止對使用 DEBUG 模式構(gòu)建的未優(yōu)化程序集進行基準測試，因為相應的結(jié)果將不可靠。如果你有一個附加的調(diào)試器，如果你使用管理程序（HyperV，VMware，VirtualBox），或者如果你對當前環(huán)境有任何其他問題，它會打印一條警告。

在 6 年多的開發(fā)過程中，我們遇到了許多可能會破壞你的測量結(jié)果的不同問題。在 BenchmarkDotNet 內(nèi)部，有很多啟發(fā)式、檢查、技巧和技巧可以幫助你提高結(jié)果的可靠性。

友好

性能數(shù)據(jù)分析是一項耗時的活動，需要注意力、知識和經(jīng)驗。BenchmarkDotNet 為你執(zhí)行此分析的主要部分，并以用戶友好的形式呈現(xiàn)結(jié)果。

實驗結(jié)束后，你會得到一個匯總表，其中包含有關已執(zhí)行基準測試的大量有用數(shù)據(jù)。默認情況下，它只包含最重要的列，但可以輕松自定義。列集是自適應的，取決于基準定義和測量值。例如，如果你將其中一個基準標記為基線，你將獲得額外的列，這些列將幫助你將所有基準與基線進行比較。默認情況下，它始終顯示均值列，但如果我們檢測到均值和中值之間存在巨大差異，則會顯示兩列。

BenchmarkDotNet 試圖找到性能分布的一些不尋常屬性并打印有關它的好消息。例如，它會在多峰分布或高異常值的情況下向你發(fā)出警告。在這種情況下，你可以向上滾動結(jié)果并查看每個分布的 ASCII 樣式直方圖，或使用生成漂亮的 png 圖。

BenchmarkDotNet 不會讓你超載數(shù)據(jù)；它僅根據(jù)你的結(jié)果顯示基本信息：它允許你為原始案例保留小的摘要，并僅為復雜案例擴展它。當然，你可以手動請求任何其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)和可視化。如果你不自定義摘要視圖，則默認演示文稿將盡可能方便用戶使用。:)

誰使用 BenchmarkDotNet？

每個人！BenchmarkDotNet 已被超過14300 個項目采用，包括 dotnet/performance（所有 .NET 運行時的參考基準）、 dotnet/runtime（.NET 運行時和庫）、 Roslyn（C# 和 Visual Basic 編譯器）、 Mono、 ASP.NET Core , ML.NET , Entity Framework Core, PowerShell SignalR , F# , Orleans , Newtonsoft.Json , Elasticsearch.Net , Dapper , Expecto , ImageSharp , RavenDB , NodaTime、 Jint、 NServiceBus、 Serilog 、Autofac、 Npgsql、 Avalonia、 ReactiveUI、 SharpZipLib、 LiteDB 、 GraphQL for .NET、 .NET Docs、 RestSharp、 MediatR、 TensorFlow.NET、 Apache Thrift。在 GitHub 上，你可以找到 12600 多個問題、5200 多個提交和 1,600,000 多個涉及 BenchmarkDotNet 的文件。

了解有關基準測試的更多信息

BenchmarkDotNet 并不是神奇地使你的所有基準測試正確并為你分析測量結(jié)果的靈丹妙藥。即使你使用這個庫，你仍然應該知道如何設計基準實驗以及如何根據(jù)原始數(shù)據(jù)做出正確的結(jié)論。如果你想了解更多關于基準測試方法和良好實踐的信息，建議閱讀 Andrey Akinshin（BenchmarkDotNet 項目負責人）所著的一本書：“Pro .NET Benchmarking”。使用這個深入的指南來正確設計基準、測量 .NET 應用程序的關鍵性能指標并分析結(jié)果。本書介紹了數(shù)十個案例研究，可幫助你理解復雜的基準測試主題。你將避免常見的陷阱，控制測量的準確性。