使用 BenchmarkDotNet 对 .NET 代码进行性能基准测试
前言在软件开发领域，性能基准测试是确保软件系统高效、稳定运行的重要环节。它可以帮助你评估应用程序的性能，了解其在不同条件下的响应时间、吞吐量、资源利用率等。通过基准测试，你可以确定系统在处理特定工作负载时的性能表现。
项目介绍
BenchmarkDotNet是一个基于.NET开源、功能全面、易于使用的性能基准测试框架，它为.NET开发者提供了强大的性能评估和优化能力。通过自动化测试、多平台支持、高级统计分析和自定义配置等特性，BenchmarkDotNet帮助开发者更好地理解和优化软件系统的性能表现。
项目特性
[*]支持的语言：C#、F#、Visual Basic。
[*]支持的操作系统：Windows、Linux、macOS。
[*]支持的架构：x86、x64、ARM、ARM64、Wasm 和 LoongArch64。
[*]支持的运行时：.NET 5+、.NET Framework 4.6.1+、.NET Core 3.1+、Mono、NativeAOT。
创建控制台应用
创建名为：BenchmarkDotNetExercise的.NET 9控制台应用。
安装 NuGet 包
在NuGet包管理器中搜索：BenchmarkDotNet 包进行安装：
进行性能基准测试
接下来我们对.NET中常见的三种加密哈希函数：MD5、SHA256、SHA1进行性能基准测试，来一起分析一下哪一种哈希算法性能更优、效率更快。
HashFunctionsBenchmark
//记录内存分配情况
public class HashFunctionsBenchmark
{
private readonly string _inputData;
public HashFunctionsBenchmark()
{
// 使用一个较长的字符串作为输入，以更好地反映哈希函数的性能
_inputData = new string('y', 1000000);
}
public byte[] MD5Hash()
{
using (MD5 md5 = MD5.Create())
{
return md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
}
}
public byte[] SHA256Hash()
{
using (SHA256 sha256 = SHA256.Create())
{
return sha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
}
}
public byte[] SHA1Hash()
{
using (SHA1 sha1 = SHA1.Create())
{
return sha1.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
}
}
}
运行基准测试
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var summary = BenchmarkRunner.Run<HashFunctionsBenchmark>();
}
}
注意一定要设置为：Release模式运行，假如为Debug模式会提示下面异常：
// Validating benchmarks:
// * Assembly BenchmarkDotNetExercise which defines benchmarks is non-optimized
Benchmark was built without optimization enabled (most probably a DEBUG configuration). Please, build it in RELEASE.
If you want to debug the benchmarks, please see https://benchmarkdotnet.org/articles/guides/troubleshooting.html#debugging-benchmarks.
分析生成的报告
说明：
[*]Mean: 所有测量值的算术平均值。
[*]Error: 99.9% 置信区间的一半。
[*]StdDev: 所有测量值的标准差。
[*]Gen0: 第 0 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
[*]Gen1: 第 1 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
[*]Gen2: 第 2 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
[*]Allocated: 每次操作分配的内存（仅托管内存，包含所有内容，1KB = 1024B）。
[*]1 ms: 1 毫秒（0.001 秒）。
报告分析：
MethodMeanErrorStdDevGen0Gen1Gen2AllocatedMD5Hash1.952 ms0.0169 ms0.0158 ms197.2656197.2656197.2656976.9 KBSHA256Hash3.907 ms0.0157 ms0.0147 ms195.3125195.3125195.3125976.93 KBSHA1Hash1.780 ms0.0231 ms0.0193 ms197.2656197.2656197.2656976.92 KB
[*]MD5Hash 的平均耗时稍长于 SHA1Hash，但误差和标准差较小，性能稳定性较好，垃圾回收次数与 SHA1Hash 相同。
[*]SHA256Hash 的平均耗时最长，但误差和标准差最小，性能稳定性最好，垃圾回收次数略少于 MD5Hash 和 SHA1Hash。
[*]SHA1Hash 的平均耗时最短，但误差和标准差较大，表示其性能虽然优越但不太稳定。
性能测试多种格式输出
[*]MarkdownExporter：导出Markdown格式。
[*]AsciiDocExporter：导出AsciiDoc格式。
[*]HtmlExporter：导出HTML格式。
[*]CsvExporter：导出CSV（逗号分隔值）格式。
[*]RPlotExporter：导出R绘图文件格式。
public class HashFunctionsBenchmark
{
}
项目源码地址
更多项目实用功能和特性欢迎前往项目开源地址查看👀，别忘了给项目一个Star支持💖。
[*]开源地址：https://github.com/dotnet/BenchmarkDotNet
[*]文章示例：https://github.com/YSGStudyHards/DotNetExercises/tree/master/BenchmarkDotNetExercise
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[*]GitHub开源地址：https://github.com/YSGStudyHards/DotNetGuide/blob/main/docs/DotNet/DotNetProjectPicks.md
[*]Gitee开源地址：https://gitee.com/ysgdaydayup/DotNetGuide/blob/main/docs/DotNet/DotNetProjectPicks.md
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