Golang基準測試

2022-01-12 仙人技術

目錄

1、基本使用

2、bench 的工作原理

3、傳入 cpu num 進行測試

4、count 多次運行基準測試

5、benchtime 指定運行秒數

6、ResetTimer 重置定時器

7、benchmem 展示內存消耗

1、基本使用

基準測試常用於代碼性能測試，函數需要導入testing包，並定義以Benchmark開頭的函數， 參數為testing.B指針類型，在測試函數中循環調用函數多次

go test testcalc/calc -bench .
go test testcalc/calc -bench . -run=none
# 顯示內存信息
go test testcalc/calc -bench . -benchmem
go test -bench=. -benchmem -run=none
go test會在運行基準測試之前之前執行包裡所有的單元測試，所有如果你的包裡有很多單元測試，或者它們會運行很長時間，你也可以通過go test的-run標識排除這些單元測試
業務代碼fib.go，測試斐波那契數列
package pkg06

func fib(n int) int {
 if n == 0 || n == 1 {
  return n
 }
 return fib(n-2) + fib(n-1)
}
測試代碼fib_test.go
package pkg06

import "testing"

func BenchmarkFib(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  fib(30)
 }
}
執行測試
➜  go test -bench=. -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib-12              250           4682682 ns/op
PASS
ok      pkg06   1.875s
➜  go test -bench=. -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib-12              249           4686452 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      pkg06   1.854s
2、bench 的工作原理基準測試函數會被一直調用直到b.N無效，它是基準測試循環的次數b.N從1開始，如果基準測試函數在1秒內就完成 (默認值)，則b.N增加，並再次運行基準測試函數b.N的值會按照序列1,2,5,10,20,50,...增加，同時再次運行基準測測試函數上述結果解讀代表1秒內運行了250次，每次4682682 ns-12後綴和用於運行次測試的GOMAXPROCS值有關。與GOMAXPROCS一樣，此數字默認為啟動時Go進程可見的CPU數。可以使用-cpu標識更改此值，可以傳入多個值以列表形式來運行基準測試3、傳入 cpu num 進行測試
➜  go test -bench=. -cpu=1,2,4  -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib                 244           4694667 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-2               255           4721201 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-4               256           4756392 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      pkg06   5.826s
4、count 多次運行基準測試
因為熱縮放、內存局部性、後臺處理、gc活動等等會導致單次的誤差，所以一般會進行多次測試
➜  go test -bench=. -count=10  -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib-12              217           5993577 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              246           5065577 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              244           4955397 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              255           4689529 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              254           4879802 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              254           4691213 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              255           4772108 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              240           4724141 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              255           4717087 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFib-12              255           4787803 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      pkg06   18.166s
5、benchtime 指定運行秒數
有的函數比較慢，為了更精確的結果，可以通過-benchtime標誌指定運行時間，從而使它運行更多次
➜  go test -bench=. -benchtime=5s  -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib-12             1128           4716535 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      pkg06   7.199s
6、ResetTimer 重置定時器
可能在真正測試之前還需要做很多例如初始化等工作，這時可以在需要測試的函數執行之初添加一個重置定時器的功能，這樣最終得到的時間就更為精確
package pkg06

import (
 "testing"
 "time"
)

func BenchmarkFib(b *testing.B) {
 time.Sleep(3 * time.Second)
 b.ResetTimer()
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  fib(30)
 }
}
執行測試
➜  go test -bench=. -benchtime=5s  -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg06
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkFib-12             1239           4712413 ns/op               0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      pkg06   16.122s
7、benchmem 展示內存消耗例如測試大cap的切片，直接用cap初始化和cap動態擴容進行對比
package pkg07

import (
 "math/rand"
 "testing"
 "time"
)

// 指定大的cap的切片
func generateWithCap(n int) []int {
 rand.Seed(time.Now().UnixNano())
 nums := make([]int, 0, n)
 for i := 0; i < n; i++ {
  nums = append(nums, rand.Int())
 }
 return nums
}

// 動態擴容的slice
func generateDynamic(n int) []int {
 rand.Seed(time.Now().UnixNano())
 nums := make([]int, 0)
 for i := 0; i < n; i++ {
  nums = append(nums, rand.Int())
 }
 return nums
}

func BenchmarkGenerateWithCap(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  generateWithCap(100000)
 }
}

func BenchmarkGenerateDynamic(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  generateDynamic(100000)
 }
}
執行測試
➜  go test -bench=. -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg07
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkGenerateWithCap-12          672           1729465 ns/op          802817 B/op          1 allocs/op
BenchmarkGenerateDynamic-12          561           2122992 ns/op         4654346 B/op         30 allocs/op
PASS
ok      pkg07   3.777s
結論：用cap初始化好的性能可以高一個數據量級
例如測試測試函數複雜度，不帶cap的slice動態擴容
對上面代碼中調用動態擴容生成切片進行再次封裝
package pkg08

import (
 "math/rand"
 "testing"
 "time"
)

// 指定大的cap的切片
func generateWithCap(n int) []int {
 rand.Seed(time.Now().UnixNano())
 nums := make([]int, 0, n)
 for i := 0; i < n; i++ {
  nums = append(nums, rand.Int())
 }
 return nums
}

// 動態擴容的slice
func generateDynamic(n int) []int {
 rand.Seed(time.Now().UnixNano())
 nums := make([]int, 0)
 for i := 0; i < n; i++ {
  nums = append(nums, rand.Int())
 }
 return nums
}

func benchmarkGenerate(i int, b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  generateDynamic(i)
 }
}

func BenchmarkGenerateDynamic1000(b *testing.B)     { benchmarkGenerate(1000, b) }
func BenchmarkGenerateDynamic10000(b *testing.B)    { benchmarkGenerate(10000, b) }
func BenchmarkGenerateDynamic100000(b *testing.B)   { benchmarkGenerate(100000, b) }
func BenchmarkGenerateDynamic1000000(b *testing.B)  { benchmarkGenerate(1000000, b) }
func BenchmarkGenerateDynamic10000000(b *testing.B) { benchmarkGenerate(10000000, b) }
執行測試
➜  go test -bench=. -benchmem -run=none
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: pkg08
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-8850H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkGenerateDynamic1000-12            39540             26557 ns/op           16376 B/op         11 allocs/op
BenchmarkGenerateDynamic10000-12            5452            210894 ns/op          386296 B/op         20 allocs/op
BenchmarkGenerateDynamic100000-12            572           2106325 ns/op         4654341 B/op         30 allocs/op
BenchmarkGenerateDynamic1000000-12            48          23070939 ns/op        45188416 B/op         40 allocs/op
BenchmarkGenerateDynamic10000000-12            5         212567041 ns/op        423503110 B/op        50 allocs/op
PASS
ok      pkg08   9.686s
結論：輸入變為原來的10倍，單次耗時也差不多是上一級的10倍。說明這個函數的複雜度是接近線性的
See you ~

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