Go 基准测试

    文章转载地址：https://www.flysnow.org/2017/05/21/go-in-action-go-benchmark-test.html

什么是基准测试？

     基准测试，是一种测试代码性能的方式，比如你有多种不同的方案，都可以解决问题，那么到底哪种方案性能

更好呢？这时候我们就可以使用基准测试

     基准测试主要是通过测试 CPU 和 内存的效率，来评估被测试代码的性能，进而找到更好的解决方案

如何编写基准测试？

      基准测试代码的编写和单元测试非常相似，它也有一定的规则，看如下示例：

      iota_test.go

package main_test

import (
	"fmt"
	"testing"
)

func BenchmarkSprintf(b *testing.B) {
	num := 10
	b.ResetTimer()
	for i := 0; i < b.N; i++{
		fmt.Sprintf("%d",num)
	}
}

-----------------------------------------------

输出结果：

goos: windows
goarch: amd64
BenchmarkSprintf-8      20000000                93.0 ns/op
PASS
ok      _/E_/GoProject/development/src  3.780s

　　规则如下：

       1.基准测试的代码文件必须以 _test.go 结尾

       2.基准测试的函数必须以 Benchmark 开头，必须是可以导出的

       3.基准测试的函数必须接受一个指向 Benchmark 类型的指针作为唯一参数

       4.基准测试函数不能有返回值

       5.b.ResetTimer 是重置计时器，这样可以避免 for 循环之前的初始化代码干扰

       6.最后的 for 循环很重要，被测试的代码要放到 for 循环里

       7. 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的代码，才可以评估性能

       运行基准测试也要使用 go test 命令，不过我们需要加上 -bench= 标记，它接受一个表达式作为参数，匹配

基准测试的函数，. 表示运行所有基准测试

       因为默认情况下，go test 会运行单元测试，为了防止单元测试的输出影响我们查看基准测的结果，我们可以

使用 -run 匹配一个从来没有的单元测试，过滤掉单元测试，我们这里使用 none，因为我们基本上不会创建这个名

字的单元测试方法

       下面看一下输出结果的内容，我们可以看到在函数的后面有一个 -8 ，表示运行时对应的 GOMAXPROCS 的值。接着的

20000000 表示 for 循环的次数，也就是被测试代码调用的次数，最后的 93.0 ns/op 表示每次需要花费 93.0 纳秒

       以上测试时间默认是 1s，也就是 1s 的时间被调用 20000000 次，每次花费 93.0 纳秒，如果想要测试运行的时间加长，

可以使用 -benchtime 指定，比如 3s，输出结果如下：

goos: windows
goarch: amd64
BenchmarkSprintf-8      50000000                97.5 ns/op
PASS
ok      _/E_/GoProject/development/src  6.575s

　　可以看到，加长了测试运行时间，测试被调用的次数变大了，但是每次调用花费的时间变化不大，一般来说测试运行的时间

不要超过 3s 意义不大

性能对比

        我们知道 Go 中将一个 int 类型转换成 string 类型常用的有三种方式，上面的基准测试是其中的一种，现在我们通过基准测试

来比较一下哪一种性能更高，如下示例：

package main_test

import (
	"fmt"
	"strconv"
	"testing"
)

// Sprintf 方式将 int 类型转换成 string 类型
func BenchmarkSprintf(b *testing.B) {
	num := 10
	b.ResetTimer()

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		fmt.Sprintf("%d",num)
	}
}

// Itoa 方式将 int 类型转换成 string类型
func BenchmarkItoa(b *testing.B) {
	num := 10
	b.ResetTimer()

	for i := 0; i < b.N; i++  {
		strconv.Itoa(num)
	}
}

//  通过 FormatInt 方式将 int 类型转换成 string 类型
func BenchmarkFormatInt(b *testing.B) {
	num := 10
	b.ResetTimer()

	for i := 0; i < b.N; i++ {
		strconv.FormatInt(int64(num),num)
	}
}

--------------------------------------------------------

输出结果：

goos: windows
goarch: amd64
BenchmarkSprintf-8      20000000                96.3 ns/op
BenchmarkItoa-8         300000000                4.13 ns/op
BenchmarkFormatInt-8    1000000000               2.94 ns/op
PASS
ok      _/E_/GoProject/development/src  7.487s

　　从运行结果上可以看到，strconv.FormatInt 函数最快，其次是 strconv.Itoa ，然后是 fmt.Sprintf 最慢，那么为什么

fmt.Sprintf 这么慢，现在我们通过 -benchmem 找一下具体原因，运行如下命令：

go test -bench=. -benchmem -run=none

----------------------------------------------

输出结果：

goos: windows
goarch: amd64
BenchmarkSprintf-8      20000000                95.4 ns/op            16 B/op          2 allocs/op
BenchmarkItoa-8         300000000                4.17 ns/op            0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkFormatInt-8    1000000000               2.93 ns/op            0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      _/E_/GoProject/development/src  7.396s

　　-benchmem 可以提供每次操作分配内存的次数，以及每次操作分配的字节数，我们可以看到性能比较高的两个函数，

每次操作分配内存的次数都是 0，而最慢的那个每次操作分配内存的次数是 2；性能高的两个函数每次操作分配 0 字节内存，

最慢的那个每次操作分配 16 字节内存，从这个数据我们可以看出之所以慢的原因是内存分配占用太高