Go語(yǔ)言之基準(zhǔn)測(cè)試

基準(zhǔn)測(cè)試，是一種測(cè)試代碼性能的方法，比如你有多種不同的方案，都可以解決問(wèn)題，那么到底是那種方案性能更好呢？這時(shí)候基準(zhǔn)測(cè)試就派上用場(chǎng)了。

基準(zhǔn)測(cè)試主要是通過(guò)測(cè)試CPU和內(nèi)存的效率問(wèn)題，來(lái)評(píng)估被測(cè)試代碼的性能，進(jìn)而找到更好的解決方案。比如鏈接池的數(shù)量不是越多越好，那么哪個(gè)值才是最優(yōu)值呢，這就需要配合基準(zhǔn)測(cè)試不斷調(diào)優(yōu)了。

基準(zhǔn)測(cè)試代碼的編寫和單元測(cè)試非常相似，它也有一定的規(guī)則，我們先看一個(gè)示例。

itoa_test.go

func BenchmarkSprintf(b *testing.B){
    num:=10
    b.ResetTimer()
    for i:=0;i<b.N;i++{
        fmt.Sprintf("%d",num)
    }
}

這是一個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試的例子，從中我們可以看出以下規(guī)則：

• 基準(zhǔn)測(cè)試的代碼文件必須以_test.go結(jié)尾。

• 基準(zhǔn)測(cè)試的函數(shù)必須以Benchmark開(kāi)頭，必須是可導(dǎo)出的。

• 基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)必須接受一個(gè)指向Benchmark類型的指針作為唯一參數(shù)。

• 基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)不能有返回值。

• b.ResetTimer是重置計(jì)時(shí)器，這樣可以避免for循環(huán)之前的初始化代碼的干擾。

• 最后的for循環(huán)很重要，被測(cè)試的代碼要放到循環(huán)里。

• b.N是基準(zhǔn)測(cè)試框架提供的，表示循環(huán)的次數(shù)，因?yàn)樾枰磸?fù)調(diào)用測(cè)試的代碼，才可以評(píng)估性能。

下面我們運(yùn)行下基準(zhǔn)測(cè)試，看看效果。

?  hello go test -bench=. -run=none
BenchmarkSprintf-8      20000000               117 ns/op
PASS
ok      flysnow.org/hello       2.474s

運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試也要使用go test命令，不過(guò)我們要加上-bench=標(biāo)記，它接受一個(gè)表達(dá)式作為參數(shù)，匹配基準(zhǔn)測(cè)試的函數(shù)，.表示運(yùn)行所有基準(zhǔn)測(cè)試。

因?yàn)槟J(rèn)情況下go test會(huì)運(yùn)行單元測(cè)試，為了防止單元測(cè)試的輸出影響我們查看基準(zhǔn)測(cè)試的結(jié)果，可以使用-run=匹配一個(gè)從來(lái)沒(méi)有的單元測(cè)試方法，過(guò)濾掉單元測(cè)試的輸出，我們這里使用none，因?yàn)槲覀兓旧喜粫?huì)創(chuàng)建這個(gè)名字的單元測(cè)試方法。

下面著重解釋下說(shuō)出的結(jié)果，看到函數(shù)后面的-8了嗎？這個(gè)表示運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的GOMAXPROCS的值。接著的20000000表示運(yùn)行for循環(huán)的次數(shù)，也就是調(diào)用被測(cè)試代碼的次數(shù)，最后的117 ns/op表示每次需要話費(fèi) 117 納秒。

以上是測(cè)試時(shí)間默認(rèn)是 1 秒，也就是 1 秒的時(shí)間，調(diào)用兩千萬(wàn)次，每次調(diào)用花費(fèi) 117 納秒。如果想讓測(cè)試運(yùn)行的時(shí)間更長(zhǎng)，可以通過(guò)-benchtime指定，比如 3 秒。

?  hello go test -bench=. -benchtime=3s -run=none
BenchmarkSprintf-8      50000000               109 ns/op
PASS
ok      flysnow.org/hello       5.628s

可以發(fā)現(xiàn)，我們加長(zhǎng)了測(cè)試時(shí)間，測(cè)試的次數(shù)變多了，但是最終的性能結(jié)果：每次執(zhí)行的時(shí)間，并沒(méi)有太大變化。一般來(lái)說(shuō)這個(gè)值最好不要超過(guò)3秒，意義不大。

上面那個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試的例子，其實(shí)是一個(gè)int類型轉(zhuǎn)為string類型的例子，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里還有幾種方法，我們看下哪種性能更加。

func BenchmarkSprintf(b *testing.B){
    num:=10
    b.ResetTimer()
    for i:=0;i<b.N;i++{
        fmt.Sprintf("%d",num)
    }}func BenchmarkFormat(b *testing.B){
    num:=int64(10)
    b.ResetTimer()
    for i:=0;i<b.N;i++{
        strconv.FormatInt(num,10)
    }}func BenchmarkItoa(b *testing.B){
    num:=10
    b.ResetTimer()    
    for i:=0;i<b.N;i++{
        strconv.Itoa(num)
    }
}

運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試，看看結(jié)果：

?  hello go test -bench=. -run=none              BenchmarkSprintf-8      20000000               117 ns/op
BenchmarkFormat-8       50000000                33.3 ns/op
BenchmarkItoa-8         50000000                34.9 ns/op
PASS
ok      flysnow.org/hello       5.951s

從結(jié)果上看strconv.FormatInt函數(shù)是最快的，其次是strconv.Itoa，然后是fmt.Sprintf最慢，前兩個(gè)函數(shù)性能達(dá)到了最后一個(gè)的 3 倍多。那么最后一個(gè)為什么這么慢的，我們?cè)偻ㄟ^(guò)-benchmem找到根本原因。

?  hello go test -bench=. -benchmem -run=none
BenchmarkSprintf-8      20000000       110 ns/op      16 B/op      2 allocs/op
BenchmarkFormat-8       50000000       31.0 ns/op     2 B/op       1 allocs/op
BenchmarkItoa-8         50000000       33.1 ns/op     2 B/op       1 allocs/op
PASS
ok      flysnow.org/hello       5.610s

-benchmem可以提供每次操作分配內(nèi)存的次數(shù)，以及每次操作分配的字節(jié)數(shù)。從結(jié)果我們可以看到，性能高的兩個(gè)函數(shù)，每次操作都是進(jìn)行 1 次內(nèi)存分配，而最慢的那個(gè)要分配 2 次；性能高的每次操作分配 2 個(gè)字節(jié)內(nèi)存，而慢的那個(gè)函數(shù)每次需要分配 16 字節(jié)的內(nèi)存。從這個(gè)數(shù)據(jù)我們就知道它為什么這么慢了，內(nèi)存分配都占用都太高。

在代碼開(kāi)發(fā)中，對(duì)于我們要求性能的地方，編寫基準(zhǔn)測(cè)試非常重要，這有助于我們開(kāi)發(fā)出性能更好的代碼。不過(guò)性能、可用性、復(fù)用性等也要有一個(gè)相對(duì)的取舍，不能為了追求性能而過(guò)度優(yōu)化。