Benchmarking mit BenchmarkDotNet
Schreiben Sie präzise Mikrobenchmarks mit BenchmarkDotNet, analysieren Sie Durchsatz und Allokationen und vermeiden Sie häufige Fehler.
Benchmarking mit BenchmarkDotNet ist eine kostenlose C# Academy-Lektion auf CoddyKit. Dies ist Lektion 4 von 4. Du kannst die komplette Lektion unten kostenlos lesen – dann übst du sie direkt im Browser mit einem integrierten Code-Editor und einem KI-Tutor rund um die Uhr. Sie ist Teil des C# Academy-Lernpfads, und dein Fortschritt wird über Web und CoddyKit-App synchronisiert. Der C# Academy-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.
Warum BenchmarkDotNet?
Microbenchmarking ist überraschend schwierig: JIT-Aufwärmphase, GC-Pausen, CPU-Caches und die Betriebssystemplanung führen allesamt zu Messrauschen. BenchmarkDotNet übernimmt all das automatisch und erzeugt statistisch zuverlässige Ergebnisse.
Installation und erster Benchmark
Fügen Sie das NuGet-Paket hinzu, erstellen Sie eine Klasse mit Methoden, die mit [Benchmark] gekennzeichnet sind, und führen Sie sie mit BenchmarkRunner.Run aus. Führen Sie Benchmarks immer im Release-Modus aus.
// dotnet add package BenchmarkDotNet
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
[MemoryDiagnoser] // report allocations
[RankColumn] // rank methods by speed
public class StringBenchmarks
{
[Benchmark(Baseline = true)]
public string Concatenation()
{
var s = "";
for (int i = 0; i < 100; i++) s += i;
return s;
}
[Benchmark]
public string StringBuilder()
{
var sb = new System.Text.StringBuilder();
for (int i = 0; i < 100; i++) sb.Append(i);
return sb.ToString();
}
}
// Program.cs (must run as Release):
BenchmarkRunner.Run<StringBenchmarks>();Ergebnistabelle lesen
BenchmarkDotNet gibt eine Ergebnistabelle mit Mittelwert, Fehler, Standardabweichung, Verhältnis und Speicherzuweisung aus. Im Folgenden erfahren Sie, wie die einzelnen Spalten zu interpretieren sind.
// Example output:
// | Method | Mean | Error | StdDev | Ratio | Alloc |
// |-------------- |---------:|--------:|--------:|------:|------:|
// | Concatenation | 4,210 ns | 81 ns | 76 ns | 1.00 | 6.4KB |
// | StringBuilder | 312 ns | 4 ns | 4 ns | 0.07 | 1.6KB |
// Mean: average time per operation
// Error: half of 99.9% confidence interval
// StdDev: standard deviation — high value = noisy environment
// Ratio: relative to Baseline=true method (1.00)
// Alloc: managed heap allocated per operation
// Rule of thumb:
// Error should be < 5% of Mean for reliable results
// Run on an isolated machine (no background tasks)Parametrisierte Benchmarks
Verwenden Sie [Params], um einen Benchmark mit mehreren Eingabegrößen auszuführen. BenchmarkDotNet führt jede Kombination aus und erzeugt für jeden Parameterwert eine eigene Zeile.
[MemoryDiagnoser]
public class SearchBenchmarks
{
[Params(10, 100, 1000, 10000)]
public int N;
private int[] _data = Array.Empty<int>();
[GlobalSetup]
public void Setup()
=> _data = Enumerable.Range(0, N).ToArray();
[Benchmark]
public bool LinearSearch()
=> Array.IndexOf(_data, N - 1) >= 0;
[Benchmark]
public bool BinarySearch()
=> Array.BinarySearch(_data, N - 1) >= 0;
}Setup und Aufräumen
Verwenden Sie Lebenszyklusattribute, um einmalige oder für jede Iteration durchgeführte Setup- und Aufräumarbeiten auszuführen. So bleibt der Aufwand für die Vorbereitung aus der gemessenen Benchmarkzeit heraus.
[MemoryDiagnoser]
public class DbQueryBenchmarks
{
private NpgsqlConnection _conn = null!;
private NpgsqlCommand _cmd = null!;
[GlobalSetup] // runs once before all benchmarks
public void Setup()
{
_conn = new NpgsqlConnection("...");
_conn.Open();
_cmd = new NpgsqlCommand("SELECT id FROM orders LIMIT 100", _conn);
}
[IterationSetup] // runs before EACH benchmark iteration
public void IterationSetup() { /* per-iteration prep */ }
[Benchmark]
public int QueryOrders() => (int)_cmd.ExecuteScalar()!;
[GlobalCleanup] // runs once after all benchmarks
public void Cleanup() { _cmd.Dispose(); _conn.Dispose(); }
}Speicherdiagnose
[MemoryDiagnoser] meldet die Zuweisungen auf dem verwalteten Heap pro Vorgang. Kombinieren Sie es mit den Optionen von [GcForce], um das GC-Verhalten während der Benchmarks zu steuern.
[MemoryDiagnoser] // adds Alloc column to results
public class AllocationBenchmarks
{
[Benchmark]
public int[] AllocateArray() => new int[1000];
[Benchmark]
public Span<int> UseStackalloc()
{
Span<int> span = stackalloc int[1000];
return span; // WARN: for illustration; don't return stackalloc
}
[Benchmark]
public int[] ArrayPoolRent()
{
var arr = System.Buffers.ArrayPool<int>.Shared.Rent(1000);
System.Buffers.ArrayPool<int>.Shared.Return(arr);
return arr;
}
}Diagnoser: ETW und Disassembly
BenchmarkDotNet unterstützt mehrere Diagnoser. Der DisassemblyDiagnoser zeigt die tatsächliche Ausgabe des nativen Assemblers an und eignet sich ideal, um JIT-Optimierungen zu überprüfen.
using BenchmarkDotNet.Diagnosers;
[DisassemblyDiagnoser( // show generated ASM
maxDepth: 2,
printSource: true,
exportGithubMarkdown: true)]
[MemoryDiagnoser]
public class VectorizationBenchmarks
{
private float[] _data = new float[1024];
[Benchmark]
public float SumScalar()
{
float sum = 0;
foreach (var v in _data) sum += v;
return sum;
}
[Benchmark]
public float SumVectorized()
=> System.Numerics.Vector<float>.Count > 1
? VectorSum(_data)
: SumScalar();
}Job-Konfigurationen
Jobs steuern die Ausführungsumgebung des Benchmarks – die Anzahl der Aufwärmiterationen, die Aufrufe pro Iteration, die .NET-Laufzeitversion und die JIT-Einstellungen. Verwenden Sie vordefinierte oder benutzerdefinierte Jobs.
using BenchmarkDotNet.Jobs;
// Compare JIT vs Native AOT performance:
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net90)] // .NET 9 JIT
[SimpleJob(RuntimeMoniker.NativeAot90)] // .NET 9 AOT
[MemoryDiagnoser]
public class RuntimeComparison
{
[Benchmark]
public string SerializeJson()
{
var obj = new { Name = "Alice", Age = 30 };
return System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(obj);
}
}
// Custom job for more warmup:
[Config(typeof(MyConfig))]
public class PreciseBenchmarks
{
private class MyConfig : ManualConfig
{
public MyConfig()
=> AddJob(Job.Default.WithWarmupCount(5).WithIterationCount(20));
}
}Ergebnisse exportieren
BenchmarkDotNet exportiert Ergebnisse in mehreren Formaten – Markdown (für GitHub-PRs), CSV (für Tabellenkalkulationen), JSON und HTML-Diagramme. Die Exportoptionen werden in der Job-Konfiguration festgelegt.
using BenchmarkDotNet.Exporters;
using BenchmarkDotNet.Exporters.Csv;
[Config(typeof(ExportConfig))]
public class MyBenchmarks { /* ... */ }
public class ExportConfig : ManualConfig
{
public ExportConfig()
{
AddExporter(MarkdownExporter.GitHub);
AddExporter(CsvExporter.Default);
AddExporter(HtmlExporter.Default);
// Results in: BenchmarkDotNet.Artifacts/results/
}
}
// CLI usage to run specific benchmarks:
// dotnet run -c Release -- --filter "*StringBenchmarks*"
// dotnet run -c Release -- --list all (list all benchmarks)Praxisbeispiel: Optimierung vorher und nachher
Verwenden Sie BenchmarkDotNet, um eine Leistungsoptimierung zu überprüfen – durch den Vergleich von naiven, gepoolten und Span-basierten Ansätzen.
[MemoryDiagnoser]
[RankColumn]
public class ParsingBenchmarks
{
private const string Input = "2025-06-15T08:30:00Z";
[Benchmark(Baseline = true)]
public DateTime ParseViaString()
=> DateTime.Parse(Input);
[Benchmark]
public DateTime ParseExact()
=> DateTime.ParseExact(Input,
"yyyy-MM-ddTHH:mm:ssZ",
System.Globalization.CultureInfo.InvariantCulture);
[Benchmark]
public bool TryParse()
=> DateTime.TryParseExact(Input.AsSpan(),
"yyyy-MM-ddTHH:mm:ssZ",
System.Globalization.CultureInfo.InvariantCulture,
System.Globalization.DateTimeStyles.None,
out _);
}Kurzer Check
Warum müssen BenchmarkDotNet-Benchmarks mit dotnet run -c Release ausgeführt werden?
Zusammenfassung: Benchmarking mit BenchmarkDotNet
Wichtigste Erkenntnisse:
- Installieren Sie BenchmarkDotNet über NuGet, kennzeichnen Sie Methoden mit
[Benchmark]und führen Sie sie mitdotnet run -c Releaseaus [MemoryDiagnoser]: fügt eine Spalte für Speicherzuweisungen hinzu;[RankColumn]: ordnet nach Geschwindigkeit[Params]: führt Benchmarks mit mehreren Eingabegrößen aus, um die algorithmische Komplexität zu ermitteln[GlobalSetup]/[GlobalCleanup]: einmaliges Setup außerhalb der gemessenen Zeit[DisassemblyDiagnoser]: untersucht den erzeugten nativen ASM-Code, um JIT-Optimierungen zu überprüfen- Verwenden Sie Jobs, um .NET 9 JIT, Native AOT und unterschiedliche Iterationszahlen zu vergleichen
Häufig gestellte Fragen
Ist die Lektion „Benchmarking mit BenchmarkDotNet“ kostenlos?
Ja — der vollständige Text von „Benchmarking mit BenchmarkDotNet“ ist hier im Web kostenlos zu lesen. Um sie interaktiv zu üben (integrierter Code-Editor und 24/7 KI-Tutor) und den Rest des C# Academy-Kurses freizuschalten, upgrade auf CoddyKit PRO. Der C# Academy-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.
Was lerne ich in „Benchmarking mit BenchmarkDotNet“?
Schreiben Sie präzise Mikrobenchmarks mit BenchmarkDotNet, analysieren Sie Durchsatz und Allokationen und vermeiden Sie häufige Fehler. Du übst C# Academy mit praktischem Code, den du direkt im Browser ausführst, und ein 24/7 KI-Tutor beantwortet deine Fragen während du die Lektion bearbeitest.
Brauche ich Erfahrung, um C# Academy zu starten?
Keine Vorkenntnisse erforderlich. C# Academy auf CoddyKit ist für Anfänger bis fortgeschrittene Lernende strukturiert, sodass du hier starten oder von Anfang an beginnen und in deinem eigenen Tempo voranschreiten kannst. Dies ist Lektion 4 von 4.
Wie lange dauert die Lektion „Benchmarking mit BenchmarkDotNet“?
Die meisten CoddyKit-Lektionen dauern etwa 5–10 Minuten. Jede ist kompakt und interaktiv, sodass du stetig Fortschritte machst und genau dort weitermachst, wo du aufgehört hast – im Web und in der App.
Kann ich in dieser C# Academy-Lektion Code schreiben und ausführen?
Ja. Jede C# Academy-Lektion enthält einen integrierten Code-Editor, sodass du echten Code direkt in deinem Browser schreibst und ausführst und sofort KI-Feedback erhältst — ohne lokale Einrichtung erforderlich.
Alle Lektionen in diesem Kurs
- Native-AOT-Kompilierung
- Trimming und Einschränkungen durch Reflection
- ReadyToRun und tiered Compilation
- Benchmarking mit BenchmarkDotNet