Go语言的单元测试与基准测试详解

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Go语言的单元测试与基准测试详解。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

 单元测试

  以一个加法函数为例,对其进行单元测试。

  首先编写add.go文件:

 //add.go
  package main
  func add(a, b int) int {
  return a + b
  }

其次编写add_test.go文件,在go语言中,测试文件均已_test结尾,这里只需要在被测试的文件后加上_test即可。并且测试文件与要被测试的文件需要放在同一个包中,并不像Java那样需要将所有的测试文件放在一个专门的测试文件夹里面,例如我将这两个文件都放在main包下:

package main
  import (
  "fmt"
  "testing"
  )
  //测试函数需要以Test开头
  func TestAdd(t *testing.T) {
  fmt.Println("Running short test")
  res := add(1, 2)
  if res != 3 {
  t.Errorf("add(1,2) should be 3, got %d", res)
  }
  }

 cd到测试文件的目录,执行测试命令go test:

  以下是运行结果:

 (base) PS F:\GolandProjects\GoProject1\main> go test
  Running short test
  PASS
  ok      GoProject1/main 0.489s

如果想在测试中跳过那些需要耗时比较长的测试,可以做以下处理:

package main
  import (
  "fmt"
  "testing"
  )
  func TestAdd(t *testing.T) {
  fmt.Println("Running short test")
  res := add(1, 2)
  if res != 3 {
  t.Errorf("add(1,2) should be 3, got %d", res)
  }
  }
  func TestAdd2(t *testing.T) {
  if testing.Short() {
  fmt.Println("Skipping long test")
          //短测试模式就跳过该测试
  t.Skip("Skipping long test")
  }
  fmt.Println("Running long test")
  res := add(5, 6)
  if res != 11 {
  t.Errorf("add(5,6) should be 11, got %d", res)
  }
  }

在运行时指执行短测试,只需要执行go test -short:

 (base) PS F:\GolandProjects\GoProject1\main> go test -short
  Running short test
  Skipping long test
  PASS
  ok      GoProject1/main 0.448s

我们发现跳过了第二个测试,也就是测试函数TestAdd2。

  当然如果还是执行go test命令,则两个测试都将会运行:

 (base) PS F:\GolandProjects\GoProject1\main> go test       
  Running short test
  Running long test
  PASS
  ok      GoProject1/main 0.417s

如果想要同时测试很多条数据,可以按如下的方式处理,而不需要写很多的函数:

func TestAdd3(t *testing.T) {
  var dataset = []struct {
  a, b, expected int
  }{
  {1, 2, 3},
  {5, 6, 11},
  {10, 20, 30},
  {100, 200, 300},
  }
  for _, d := range dataset {
  res := add(d.a, d.b)
  if res != d.expected {
  t.Errorf("add(%d,%d) should be %d, got %d", d.a, d.b, d.expected, res)
  }
  }
  }

这里我们用go test -v测试一下:

 (base) PS F:\GolandProjects\GoProject1\main> go test -v
  === RUN   TestAdd
  Running short test
  --- PASS: TestAdd (0.00s)
  === RUN   TestAdd2
  Running long test
  --- PASS: TestAdd2 (0.00s)
  === RUN   TestAdd3
  --- PASS: TestAdd3 (0.00s)
  PASS
  ok      GoProject1/main 0.408s

 go test 用于运行测试并显示简洁的结果,而 go test -v 用于以详细模式运行测试并提供更多的输出信息,有助于更深入地了解测试的运行情况。通常,在开发和调试过程中,使用 -v 标志是很有帮助的,但在持续集成和自动化测试中,可能更倾向于使用简洁的 go test,以便更容易解释测试结果。

  基准测试

  性能表现需要实际数据衡量,Go语言提供了支持基准性能测试的benchmark工具。基准测试用于确定一段代码的执行速度和性能,并可以用来优化和改进代码。

  以编写斐波那契函数为例:

//fib.go
  package main
  func Fib(n int) int {
      if n < 2 {
         return n
      }
      return Fib(n-1) + Fib(n-2)
  }
//fib_test.go
  package main
  import (
      "testing"
  )
  func BenchmarkFib10(b *testing.B) {
      for i := 0; i < b.N; i++ {
         Fib(10)
      }
  }

 benchmark 和普通的单元测试用例一样,都位于 _test.go 文件中。

  函数名以 Benchmark 开头,参数是 b *testing.B。和普通的单元测试用例很像,单元测试函数名以 Test 开头,参数是t *testing.T。使用 b.N 控制循环次数:b.N 是基准测试的循环次数,它会根据不同的运行情况自动调整,以保证结果的可比性。

  ·运行当前 package 内的用例:go test .

  · 运行子 package 内的用例: go test ./<package name>

  · 如果想递归测试当前目录下的所有的 package:go test ./...

  go test 命令默认不运行 benchmark 用例的,如果我们想运行 benchmark 用例,需要加上 -bench 参数。例如:

$ go test -bench .
  goos: windows
  goarch: amd64
  pkg: GoProject1
  cpu: 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-11800H @ 2.30GHz
  BenchmarkFib10-16        5496252               212.5 ns/op
  PASS
  ok      GoProject1      1.454s

 ·goos: windows:这行显示运行基准测试的操作系统,此处为 Windows。

  · goarch: amd64:这行显示运行基准测试的机器架构,此处为 64 位 AMD 架构。

  · pkg: GoProject1:这行显示包含基准测试代码的包名,此处为 “GoProject1”。

  · cpu: 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-11800H @ 2.30GHz:这行显示运行基准测试的机器 CPU 信息,包括 CPU 型号和时钟频率。

  · PASS:这行表示所有的测试,包括基准测试,都已成功通过。

  · ok GoProject1 1.454s:这行显示所有测试,包括基准测试,的整体执行时间。在这种情况下,整个测试套件执行时间大约为 1.454 秒。

  · BenchmarkFib10-16 是测试函数名,-16表示GOMAXPROCS的值为16,GOMAXPROCS 1.5版本后,默认值为CPU核数 。5496252 表示一共执行5496252 次,即b.N的值。212.5 ns/op表示每次执行花费212.5ns。

  再举一个比较详细的例子,比较不同字符串处理方式的性能:

func Plus(n int, str string) string {
      s := ""
      for i := 0; i < n; i++ {
         s += str
      }
      return s
  }
  func StrBuilder(n int, str string) string {
      var builder strings.Builder
      for i := 0; i < n; i++ {
         builder.WriteString(str)
      }
      return builder.String()
  }
  func ByteBuffer(n int, str string) string {
      buf := new(bytes.Buffer)
      for i := 0; i < n; i++ {
         buf.WriteString(str)
      }
      return buf.String()
  }
  func PreStrBuilder(n int, str string) string {
  var builder strings.Builder
  builder.Grow(n * len(str))
  for i := 0; i < n; i++ {
  builder.WriteString(str)
  }
  return builder.String()
  }
  func PreStrByteBuffer(n int, str string) string {
  buf := new(bytes.Buffer)
  buf.Grow(n * len(str))
  for i := 0; i < n; i++ {
  buf.WriteString(str)
  }
  return buf.String()
  }

 基准测试函数:

 func BenchmarkPlus(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  Plus(100000, "wxy")
  }
  }
  func BenchmarkStrBuilder(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  StrBuilder(100000, "wxy")
  }
  }
  func BenchmarkByteBuffer(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  ByteBuffer(100000, "wxy")
  }
  }
  func BenchmarkPreStrBuilder(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  PreStrBuilder(100000, "wxy")
  }
  }
  func BenchmarkPreByteBuffer(b *testing.B) {
  for i := 0; i < b.N; i++ {
  PreStrByteBuffer(100000, "wxy")
  }
  }

以下是运行结果:

$ go test -bench .
  goos: windows
  goarch: amd64
  pkg: GoProject1
  cpu: 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-11800H @ 2.30GHz
  BenchmarkPlus-16                       1        1126084200 ns/op
  BenchmarkStrBuilder-16              3982            284773 ns/op
  BenchmarkByteBuffer-16              2947            485091 ns/op
  BenchmarkPreStrBuilder-16           4771            278961 ns/op
  BenchmarkPreByteBuffer-16           3310            364676 ns/op
  PASS
  ok      GoProject1      6.457s

·使用+拼接性能最差,strings.Builder,bytes.Buffer相近,strings.Builder更快

· 字符串在Go语言中是不可变类型,占用内存大小是固定的

· 使用+每次都会重新分配内存

· strings.Builder, bytes.Buffer底层都是[]byte数组。内存扩容策略,不需要每次拼接重新分配内存

· 预分配内存后,strings.Builder, bytes.Buffer性能都有所提升

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