.Net用BenchmarkDotNet提升.NET应用性能

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正文

在.NET开发中，性能优化是至关重要的环节。BenchmarkDotNet作为一款强大的开源基准测试库，能够帮助开发者准确测量代码的性能表现，从而有针对性地进行优化。本文将详细介绍BenchmarkDotNet的使用方法，助力.Net开发者提升应用性能。

BenchmarkDotNet简介

BenchmarkDotNet是专为.Net应用程序设计的开源基准测试库。它通过多次运行被测试的方法，收集统计数据，生成详细的报告，涵盖执行时间、内存使用等多方面信息。该库简单易用，可轻松集成到现有项目中，为开发者提供了全面的性能评估工具。

入门指南

要开始使用BenchmarkDotNet，首先需要安装其NuGet包。可以通过以下命令完成安装：

Install-Package BenchmarkDotNet

安装完成后，只需进行基本设置即可对代码进行基准测试。以下是一个简单的示例：

public class StringBenchmarks
{
    private const int Count = 1000;

    [Benchmark]
    public string StringConcatenation()
    {
        string result = string.Empty;
        for (int i = 0; i < Count; i++)
            result += "Hello World!";
        return result;
    }

    [Benchmark]
    public string StringBuilder()
    {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < Count; i++)
            sb.Append("Hello World!");
        return sb.ToString();
    }
}

在上述示例中，创建了一个公共类，并在其中定义了两个公共方法，分别使用经典字符串拼接和StringBuilder类型来实现相同的功能。通过为方法添加Benchmark属性，即可将其标记为基准测试方法。
运行基准测试时，需要确保应用程序处于发布模式。建议关闭IDE（以及其他应用程序），通过命令行界面（CLI）运行应用。在控制台中，你将看到如下结果：
默认情况下，结果会显示四列：方法（Method）、平均值（Mean）、误差（Error）和标准差（StdDev）。

• 方法：列出了基准测试方法的名称。
• 平均值：显示了基准测试方法在所有迭代中的平均执行时间。
• 误差：表示平均值结果的误差范围，反映了平均值的准确性。
• 标准差：展示了不同运行之间的执行时间变化程度。

基线设置

你可以将某个方法标记为基线：

[Benchmark(Baseline = true)]
public string StringBuilder()

这将在汇总结果中添加一个比率（Ratio）列。比率列显示了基准测试方法相对于基线方法的性能表现。在示例中，StringBuilder方法的性能比字符串拼接方法快近150倍。此外，还会显示比率标准差（RatioSD）列，用于表示比率在不同运行中的变化程度。

隐藏列

如果希望从汇总结果中隐藏某些列，可以使用HideColumns属性：

[HideColumns("Error", "StdDev", "RatioSD")]
public class StringBenchmarks

内存诊断

BenchmarkDotNet还可以分析内存使用情况。只需在类上添加MemoryDiagnoser属性：

Copy
[MemoryDiagnoser]
public class StringBenchmarks

运行测试后，结果将包含内存使用相关的数据。

参数化

BenchmarkDotNet的Params属性允许为基准测试方法指定多个输入值。这使得你可以使用不同的参数值运行相同的基准测试，方便观察不同输入对性能的影响。例如，如果你想测试不同数据大小下方法的性能表现，可以这样设置：

Copy
[Params(100, 1_000, 10_000)]
public int Count { get; set; }

运行测试后，结果将展示不同Count值下的性能数据。

多.Net版本测试

你可以通过SimpleJob属性和RuntimeMoniker选项，针对多个.Net版本运行基准测试：

Copy
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net70)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net80)]
public class StringBenchmarks

需要注意的是，必须安装你想要运行基准测试的所有.Net版本，并在项目设置中进行定义：

Copy
<PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFrameworks>net7.0;net8.0</TargetFrameworks>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
</PropertyGroup>

运行测试后，结果将分别展示不同.Net版本下的性能表现。

总结

本文仅介绍了BenchmarkDotNet的部分常用功能。实际上，BenchmarkDotNet还具备许多其他特性，值得开发者深入探索。基准测试是.Net开发中的一项关键技能，BenchmarkDotNet让设置和收集性能数据变得轻松，为优化工作提供了有力支持。你可以通过GitHub获取相关代码示例，进一步了解和使用BenchmarkDotNet，提升你的.Net应用性能。