Go语言的单元测试与基准测试详解

　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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