C# Academy · Lezione

Benchmark con BenchmarkDotNet

Scriva micro-benchmark accurati con BenchmarkDotNet, analizzi throughput e allocazioni ed eviti gli errori più comuni.

Benchmark con BenchmarkDotNet è una lezione C# Academy gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 4 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento C# Academy, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso C# Academy include 4 lezioni in totale.

Perché BenchmarkDotNet?

Il micro-benchmarking è sorprendentemente difficile: il riscaldamento del JIT, le pause del GC, le cache della CPU e la pianificazione del sistema operativo introducono tutti del rumore. BenchmarkDotNet gestisce automaticamente tutti questi aspetti e produce risultati statisticamente affidabili.

Installazione e primo benchmark

Aggiunga il pacchetto NuGet, crei una classe con metodi [Benchmark] ed esegua il benchmark con BenchmarkRunner.Run. Esegua sempre i benchmark in modalità Release.

// 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>();

Lettura della tabella dei risultati

BenchmarkDotNet stampa una tabella dei risultati con tempo medio, errore, deviazione standard, rapporto e allocazione di memoria. Ecco come interpretare ogni colonna.

// 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)

Benchmark parametrizzati

Usi [Params] per eseguire un benchmark con più dimensioni di input. BenchmarkDotNet esegue ogni combinazione e genera una riga separata per ogni valore del parametro.

[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;
}

Configurazione e pulizia

Usi gli attributi del ciclo di vita per eseguire una configurazione una tantum oppure la configurazione e la pulizia a ogni iterazione. In questo modo il costo della configurazione non rientra nel tempo misurato del benchmark.

[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(); }
}

Diagnostica della memoria

[MemoryDiagnoser] segnala le allocazioni nell'heap gestito per operazione. Lo abbini alle opzioni di [GcForce] per controllare il comportamento del GC durante i benchmark.

[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;
    }
}

Diagnostici: ETW e disassembly

BenchmarkDotNet supporta diversi strumenti diagnostici. DisassemblyDiagnoser mostra l'effettivo output dell'assembly nativo, perfetto per verificare le ottimizzazioni del JIT.

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();
}

Configurazioni dei job

I job controllano l'ambiente di esecuzione del benchmark: numero di iterazioni di riscaldamento, invocazioni per iterazione, versione del runtime .NET e impostazioni del JIT. Usi job predefiniti o personalizzati.

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));
    }
}

Esportazione dei risultati

BenchmarkDotNet esporta i risultati in diversi formati: Markdown (per le PR su GitHub), CSV (per i fogli di calcolo), JSON e grafici HTML. Le opzioni di esportazione sono configurate nella configurazione del job.

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)

Caso reale: ottimizzazione prima e dopo

Uso di BenchmarkDotNet per convalidare un'ottimizzazione delle prestazioni, confrontando approcci ingenui, basati su pool e basati su Span.

[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 _);
}

Verifica rapida

Perché i benchmark di BenchmarkDotNet devono essere eseguiti con dotnet run -c Release?

Riepilogo: benchmarking con BenchmarkDotNet

Punti chiave:

Installi tramite NuGet, contrassegni i metodi con [Benchmark] ed esegua con dotnet run -c Release
[MemoryDiagnoser]: aggiunge la colonna delle allocazioni; [RankColumn]: classifica in base alla velocità
[Params]: esegue il benchmark con più dimensioni di input per individuare la complessità algoritmica
[GlobalSetup] / [GlobalCleanup]: configurazione una tantum al di fuori del tempo misurato
[DisassemblyDiagnoser]: esamina l'ASM nativo generato per verificare le ottimizzazioni del JIT
Usi i job per confrontare il JIT di .NET 9, Native AOT e diversi numeri di iterazioni

Domande Frequenti

La lezione «Benchmark con BenchmarkDotNet» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Benchmark con BenchmarkDotNet» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso C# Academy, passa a CoddyKit PRO. Il corso C# Academy include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Benchmark con BenchmarkDotNet»?

Scriva micro-benchmark accurati con BenchmarkDotNet, analizzi throughput e allocazioni ed eviti gli errori più comuni. Eserciti C# Academy con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare C# Academy?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. C# Academy su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 4 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Benchmark con BenchmarkDotNet»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione C# Academy?

Sì. Ogni lezione C# Academy include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

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