C# Academy · Aula

Benchmarking com BenchmarkDotNet

Escreva microbenchmarks precisos com BenchmarkDotNet, analise vazão e alocações e evite armadilhas comuns.

Benchmarking com BenchmarkDotNet é uma aula grátis de C# Academy no CoddyKit. Esta é a aula 4 de 4. Você pode ler a aula completa abaixo gratuitamente — depois pratica ao vivo no navegador com um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7. Faz parte do caminho de aprendizado de C# Academy, e seu progresso é sincronizado entre a web e o app CoddyKit. O curso de C# Academy inclui 4 aulas no total.

Por que usar o BenchmarkDotNet

A avaliação de desempenho em pequena escala é surpreendentemente difícil: o aquecimento do JIT, as pausas da coleta de lixo, os caches da CPU e o agendamento do sistema operacional introduzem ruído. O BenchmarkDotNet cuida de tudo isso automaticamente e produz resultados estatisticamente confiáveis.

Instalação e primeira avaliação de desempenho

Adicione o pacote NuGet, crie uma classe com métodos [Benchmark] e execute com BenchmarkRunner.Run. Sempre execute as avaliações de desempenho no modo 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>();

Lendo a tabela de resultados

O BenchmarkDotNet imprime uma tabela de resultados com tempo médio, erro, desvio padrão, proporção e alocação de memória. Veja como interpretar cada coluna.

// 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)

Avaliações de desempenho parametrizadas

Use [Params] para executar uma avaliação de desempenho com vários tamanhos de entrada. O BenchmarkDotNet executa todas as combinações e gera uma linha separada para cada valor de parâmetro.

[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;
}

Configuração e limpeza

Use atributos de ciclo de vida para executar uma configuração única ou uma configuração e limpeza a cada iteração. Isso mantém o custo da configuração fora do tempo medido da avaliação de desempenho.

[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(); }
}

Diagnósticos de memória

[MemoryDiagnoser] informa as alocações na área de memória gerenciada por operação. Combine-o com as opções [GcForce] para controlar o comportamento da coleta de lixo durante as avaliações de desempenho.

[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;
    }
}

Diagnósticos: ETW e desmontagem

O BenchmarkDotNet oferece suporte a vários diagnósticos. O DisassemblyDiagnoser mostra a saída real do código de montagem nativo, sendo perfeito para verificar as otimizações do 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();
}

Configurações de execução

As configurações de execução controlam o ambiente de execução da avaliação de desempenho — número de iterações de aquecimento, chamadas por iteração, versão do ambiente de execução do .NET e configurações do JIT. Use configurações predefinidas ou personalizadas.

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));
    }
}

Exportando resultados

O BenchmarkDotNet exporta resultados em vários formatos — Markdown (para solicitações de mesclagem no GitHub), CSV (para planilhas), JSON e gráficos HTML. As opções de exportação são configuradas na configuração da execução.

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 real: otimização antes e depois

Usando o BenchmarkDotNet para validar uma otimização de desempenho — comparando abordagens ingênua, com pool e baseadas em 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 _);
}

Verificação rápida

Por que as avaliações de desempenho do BenchmarkDotNet devem ser executadas com dotnet run -c Release?

Recapitulação: avaliação de desempenho com BenchmarkDotNet

Principais conclusões:

Instale via NuGet; marque os métodos com [Benchmark]; execute com dotnet run -c Release
[MemoryDiagnoser]: adiciona a coluna de alocação; [RankColumn]: classifica por velocidade
[Params]: execute com vários tamanhos de entrada para descobrir a complexidade algorítmica
[GlobalSetup] / [GlobalCleanup]: configuração única fora do tempo medido
[DisassemblyDiagnoser]: inspecione o ASM nativo gerado para verificar as otimizações do JIT
Use configurações de execução para comparar o JIT do .NET 9 com Native AOT e com diferentes números de iterações

Perguntas Frequentes

A aula “Benchmarking com BenchmarkDotNet” é grátis?

Sim — o texto completo de “Benchmarking com BenchmarkDotNet” é grátis para ler aqui na web. Para praticá-la interativamente (um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7) e desbloquear o restante do curso de C# Academy, atualize para CoddyKit PRO. O curso de C# Academy inclui 4 aulas no total.

O que vou aprender em “Benchmarking com BenchmarkDotNet”?

Escreva microbenchmarks precisos com BenchmarkDotNet, analise vazão e alocações e evite armadilhas comuns. Você pratica C# Academy com código prático que executa diretamente no navegador, e um tutor de IA 24/7 responde suas dúvidas enquanto trabalha na aula.

Preciso ter experiência prévia para começar C# Academy?

Nenhuma experiência prévia é necessária. C# Academy no CoddyKit é estruturado para alunos iniciantes até avançados, então você pode começar aqui ou desde o início e aprender no seu ritmo. Esta é a aula 4 de 4.

Quanto tempo leva a aula “Benchmarking com BenchmarkDotNet”?

A maioria das aulas CoddyKit leva cerca de 5–10 minutos. Cada uma é compacta e interativa, então você faz progresso constante e retoma exatamente de onde parou entre web e app.

Posso escrever e executar código nesta aula de C# Academy?

Sim. Cada aula de C# Academy inclui um editor de código integrado, então você escreve e executa código real direto no navegador e recebe feedback de IA instantaneamente — nenhuma configuração local necessária.

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