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标题: 干货盘点之Go 语言入门很简单:基准测试 [打印本页]

作者: lsekfe    时间: 2022-5-9 09:12
标题: 干货盘点之Go 语言入门很简单:基准测试
Go 测试包包含一个基准测试工具,用于检查我们的 Go 代码的性能。 在本文中,我们将使用基准工具来逐步提高一段代码的性能。 然后,我们将讨论先进的基准测试技术,以确保我们测量的是正确的东西。
  Go 内置的 testing 测试框架提供了基准测试(benchmark)的能力,能让我们很容易地对某一段代码进行性能测试。
  什么是基准测试
  基准测试,是一种测试代码性能的方法,比如你有多种不同的方案,都可以解决问题,那么到底是那种方案性能更好呢?这时候基准测试就派上用场了。
  基准测试主要是通过测试CPU和内存的效率问题,来评估被测试代码的性能,进而找到更好的解决方案。比如链接池的数量不是越多越好,那么哪个值才是最优值呢,这就需要配合基准测试不断调优了。
  一个简单的基准测试
  利用 Go 语言支持 benchmark 的???testing???库,接下来看一个简单的斐波那契数列的例子,斐波那契数列如下:
  0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, ...
  该数列的特性就是:前两个之后的每个数字都是前两个的总和。
  因为该数列是递归定义的,所以计算第 n 个斐波那契数的函数经常要用到递归。定义声明如下的代码 ??fib.go:
  1.  package fibonacci
  2.   func fib(n int) int {
  3.       if n <= 0 {
  4.           return 0
  5.       } else if n == 1 {
  6.           return 1
  7.       }
  8.       return fib(n-1) + fib(n-2)
  9.   }
复制代码
 然后我们写一个简单的测试文件 fib_test.go:
  1.  // fib_test.go
  2.   package fibonacci
  3.   import "testing"
  4.   func TestFib(t *testing.T) {
  5.       cases := []struct {
  6.           n    int
  7.           want int
  8.       }{
  9.           {-1, 0},
  10.           {0, 0},
  11.           {1, 1},
  12.           {2, 1},
  13.           {3, 2},
  14.           {6, 8},
  15.           {10, 55},
  16.       }
  17.       for _, tt := range cases {
  18.           got := fib(tt.n)
  19.           if got != tt.want {
  20.               t.Errorf("fib(%d) = %d, want %d", tt.n, got, tt.want)
  21.           }
  22.       }
  23.   }
复制代码
  1.   $ go test -v      
  2.   === RUN   TestFib
  3.   --- PASS: TestFib (0.00s)
  4.   PASS
  5.   ok      fib.go  1.379s
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现在,这个递归斐波那契函数有效,但我们可以做得更好。 好多少? 在我们重写这个函数之前,让我们建立一个基线,我们可以比较我们未来的效率改进。 Go 提供了一个基准测试工具作为测试包的一部分。 类似于 TestX(t *testing.T),基准是用 BenchmarkX(b *testing.B)创建的,我们创建一个 fib_bench_test.go 文件:
  1.  package fibonacci
  2.   import "testing"
  3.   func BenchmarkFib(b *testing.B) {
  4.       // 运行 fib 函数 30 次
  5.       for n := 0; n < b.N; n++ {
  6.           fib(30)
  7.       }
  8.   }
复制代码
 ·benchmark 和普通的单元测试用例一样,都位于?_test.go?文件中。
  · 函数名以?Benchmark?开头,参数是?b *testing.B。和普通的单元测试用例很像,单元测试函数名以?Test?开头,参数是?t *testing.T
  在终端中运行 ??go test -bench=.?? 命令,上述基准测试的输出如下所示:
  1.  $ go test -bench=.
  2.   goos: windows
  3.   goarch: amd64
  4.   pkg: fib.go
  5.   cpu: Intel(R) Core(TM) i7-10510U CPU @ 1.80GHz
  6.   BenchmarkFib-8               217           6472050 ns/op
  7.   PASS
  8.   ok      fib.go  2.395s
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基准函数必须运行目标代码 b.N 次。 在基准执行期间,调整 b.N 直到基准函数持续足够长的时间以可靠地计时。
  要运行基准测试,我们需要明确指示 go test 使用 -bench 标志运行基准测试。
  ·与 -run 命令行参数类似,-bench 也接受一个正则表达式来匹配我们想要运行的基准函数。 例如,go test -bench='Fib$'。
  · 要运行所有的基准测试函数,我们可以简单地提供 -bench=.. go test 将首先运行所有的测试(或者与 -run 匹配的那些,如果提供的话),然后运行基准测试。
  输出告诉我们基准测试是在 windows amd64 环境中运行的。 此外,测试包执行了我们的一个基准,BenchmarkFib。 它运行 b.N 循环 217 次,每次迭代(即每次调用 fib)平均持续 6472050 ns。 这个速度属于是有点慢的,现在让我们来优化一下我们的斐波那契函数。
  改进斐波那契函数重新测试
  我们现在不使用递归方法的计算斐波那契数列,使用迭代的方式,代码如下:
  1. package main
  2.   func improvedFib(n int) int {
  3.       a, b := 0, 1
  4.       for i := 0; i < n; i++ {
  5.           a, b = b, a+b
  6.       }
  7.       return a
  8.   }
复制代码
基准测试代码:

  1.  package main
  2.   import "testing"
  3.   func BenchmarkimprovedFib(b *testing.B) {
  4.       // 运行 fib 函数 30 次
  5.       for n := 0; n < b.N; n++ {
  6.           improvedFib(30)
  7.       }
  8.   }
复制代码
我们再次运行 ??go test -bench=.??。这次我们将看到两个基准测试的输出,测试通过:

  1.   $ go test -bench=.
  2.   PASS
  3.   ok      fib.go/improvedFib      0.478s
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