Golang 性能基准测试(Benchmark)详解

Golang性能基准测试可以帮助开发人员比较不同的实现方式对性能的影响,以便优化程序,本文就来讲解一下如何使用Golang的性能基准测试功能。

Golang 性能基准测试

Golang 中的性能基准测试是使用标准库 testing 来实现的,编写性能测试代码是很容易的:

创建性能测试文件:在 Go 项目的源代码目录下创建一个新的文件(和被测代码文件在同一个包),以 _test.go 为后缀名。例如,要测试net包中 dial.go 中的方法,在 net 包中创建一个名字为 dial_test.go 文件,和单元测试文件是一样的。

导入 testing 包:在测试文件中导入testing包,以使用相关的的函数和工具。

编写测试函数:在测试文件中,编写一个以 Benchmark 为前缀的函数,后面跟上一个或多个字符或字符组合来标识测试用例的名称(一般使用被测的函数名称),参数必须是 b *testing.B。

编写测试代码:b.N是基准测试框架提供的,表示循环的次数,因为需要反复调用测试代码来评估性能。b.N 的值会以1, 2, 5, 10, 20, 50, …这样的规律递增下去直到运行时间大于1秒钟,由于程序判断运行时间稳定才会停止运行,所以千万不要在loop循环里面使用一个变化的值作为函数的参数。

以 json 格式校验工具https://github.com/luduoxin/json-validator-go 为例,validator包中的 scanner.go 文件中的关键函数 Valid 用于校验给定字符串是否 json 格式,对应的性能测试文件为 scanner_test.go,里面的测试函数为 BenchmarkValid,代码如下:

package validator
  import "testing"
  func BenchmarkValid(b *testing.B) {
  str := `{"foo":"bar"}`
  b.ResetTimer()
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  Valid([]byte(str))
  }

运行性能测试用例

性能测试命令为 go test [参数],比如 go test -bench=. ,具体的命令参数及含义如下:

-bench regexp 性能测试,运行指定的测试函。

-bench . 运行所有的benchmark函数测试,指定名称则只执行具体测试方法而不是全部。

-benchmem 性能测试的时候显示测试函数的内存分配的统计信息。

-count n 运行测试和性能多少此,默认一次。

-run regexp 只运行特定的测试函数。

-timeout t 测试时间如果超过 t 则panic,默认10分钟。

-v 显示测试的详细信息。

启动命令行,切换到 json-validator-go 项目的 validator 文件夹下,运行全部性能测试用例:

$ go test -bench=.
  goos: darwin
  goarch: amd64
  pkg: github.com/luduoxin/json-validator-go/validator
  cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8259U CPU @ 2.30GHz
  BenchmarkValid-8        13562608                86.55 ns/op
  PASS
  ok      github.com/luduoxin/json-validator-go/validator 1.420s

上面输出的报告的倒数第三行信息的内容含义如下:

BenchmarkValid 是性能测试函数名称,-8 表示 GOMAXPROCS 的值为8,13562608 表示一共执行了13562608次,即b.N的值,86.55 ns/op 表示平均每次操作花费了 86.55 纳秒。

在一个测试方法里面也可以跑多个用例,使用更多的类型的数据分别看下对应的性能,代码如下:

 package validator
  import "testing"
  func BenchmarkValid(b *testing.B) {
  var validTests = []struct {
  data string
  ok   bool
  }{
  {`foo`, false},
  {`}{`, false},
  {`{]`, false},
  {`{}`, true},
  {`[{}]`, true},
  {`{"foo":"bar"}`, true},
  {`{"foo":"bar","bar":{"baz":["qux"]}}`, true},
  }
  for _, v := range validTests {
  b.Run("", func(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  Valid([]byte(v.data))
  }
  })
  }
  }

运行看下效果:

$ go test -bench=. 
  goos: darwin
  goarch: amd64
  pkg: github.com/luduoxin/json-validator-go/validator
  cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8259U CPU @ 2.30GHz
  BenchmarkValid/#00-8             4746290               249.8 ns/op
  BenchmarkValid/#01-8             4841005               245.5 ns/op
  BenchmarkValid/#02-8             4610671               257.0 ns/op
  BenchmarkValid/#03-8            26957421                42.63 ns/op
  BenchmarkValid/#04-8            29747263                41.88 ns/op
  BenchmarkValid/#05-8            20895832                56.31 ns/op
  BenchmarkValid/#06-8            14058906                83.17 ns/op
  BenchmarkValid/#07-8             5518412               212.9 ns/op
  PASS
  ok      github.com/luduoxin/json-validator-go/validator 10.891s

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