在軟件開發(fā)領(lǐng)域，性能基準(zhǔn)測試是確保軟件系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。它可以幫助你評估應(yīng)用程序的性能，了解其在不同條件下的響應(yīng)時間、吞吐量、資源利用率等。通過基準(zhǔn)測試，你可以確定系統(tǒng)在處理特定工作負(fù)載時的性能表現(xiàn)。

項目介紹

BenchmarkDotNet是一個基于.NET開源、功能全面、易于使用的性能基準(zhǔn)測試框架，它為.NET開發(fā)者提供了強(qiáng)大的性能評估和優(yōu)化能力。通過自動化測試、多平臺支持、高級統(tǒng)計分析和自定義配置等特性，BenchmarkDotNet幫助開發(fā)者更好地理解和優(yōu)化軟件系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

項目特性

• 支持的語言：C#、F#、Visual Basic。
• 支持的操作系統(tǒng)：Windows、Linux、macOS。
• 支持的架構(gòu)：x86、x64、ARM、ARM64、Wasm 和 LoongArch64。
• 支持的運行時：.NET 5+、.NET Framework 4.6.1+、.NET Core 3.1+、Mono、NativeAOT。

創(chuàng)建控制臺應(yīng)用

創(chuàng)建名為：BenchmarkDotNetExercise的.NET 9控制臺應(yīng)用。

安裝 NuGet 包

在NuGet包管理器中搜索：BenchmarkDotNet 包進(jìn)行安裝：

進(jìn)行性能基準(zhǔn)測試

接下來我們對.NET中常見的三種加密哈希函數(shù)：MD5、SHA256、SHA1進(jìn)行性能基準(zhǔn)測試，來一起分析一下哪一種哈希算法性能更優(yōu)、效率更快。

(1) HashFunctionsBenchmark

    [MemoryDiagnoser]//記錄內(nèi)存分配情況
    public class HashFunctionsBenchmark
    {
        private readonly string _inputData;

        public HashFunctionsBenchmark()
        {
            // 使用一個較長的字符串作為輸入，以更好地反映哈希函數(shù)的性能
            _inputData = new string('y', 1000000);
        }

        [Benchmark]
        public byte[] MD5Hash()
        {
            using (MD5 md5 = MD5.Create())
            {
                return md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
            }
        }

        [Benchmark]
        public byte[] SHA256Hash()
        {
            using (SHA256 sha256 = SHA256.Create())
            {
                return sha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
            }
        }

        [Benchmark]
        public byte[] SHA1Hash()
        {
            using (SHA1 sha1 = SHA1.Create())
            {
                return sha1.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(_inputData));
            }
        }
    }

(2) 運行基準(zhǔn)測試

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var summary = BenchmarkRunner.Run<HashFunctionsBenchmark>();
        }
    }

注意一定要設(shè)置為：Release模式運行，假如為Debug模式會提示下面異常：

// 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.

(3) 分析生成的報告

說明：

• Mean: 所有測量值的算術(shù)平均值。
• Error: 99.9% 置信區(qū)間的一半。
• StdDev: 所有測量值的標(biāo)準(zhǔn)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: 每次操作分配的內(nèi)存（僅托管內(nèi)存，包含所有內(nèi)容，1KB = 1024B）。
• 1 ms: 1 毫秒（0.001 秒）。

報告分析：

• MD5Hash 的平均耗時稍長于 SHA1Hash，但誤差和標(biāo)準(zhǔn)差較小，性能穩(wěn)定性較好，垃圾回收次數(shù)與 SHA1Hash 相同。
• SHA256Hash 的平均耗時最長，但誤差和標(biāo)準(zhǔn)差最小，性能穩(wěn)定性最好，垃圾回收次數(shù)略少于 MD5Hash 和 SHA1Hash。
• SHA1Hash 的平均耗時最短，但誤差和標(biāo)準(zhǔn)差較大，表示其性能雖然優(yōu)越但不太穩(wěn)定。

性能測試多種格式輸出

• MarkdownExporter：導(dǎo)出Markdown格式。
• AsciiDocExporter：導(dǎo)出AsciiDoc格式。
• HtmlExporter：導(dǎo)出HTML格式。
• CsvExporter：導(dǎo)出CSV（逗號分隔值）格式。
• RPlotExporter：導(dǎo)出R繪圖文件格式。

[MarkdownExporter, AsciiDocExporter, HtmlExporter, CsvExporter, RPlotExporter]
public class HashFunctionsBenchmark
{
}

項目源碼地址

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• 開源地址：https://github.com/dotnet/BenchmarkDotNet
• 文章示例：https://github.com/YSGStudyHards/DotNetExercises/tree/master/BenchmarkDotNetExercise