.net中关于异步性能测试的示例代码

很久没有写博客了，今年做的产品公司这两天刚刚开了发布会，稍微清闲下来，想想我们做的产品还有没有性能优化空间，于是想到了.Net的异步可以优化性能，但到底能够提升多大的比例呢？恰好有一个朋友正在做各种语言的异步性能测试（有关异步和同步的问题，请参考客《AIO与BIO接口性能对比》），于是我今天写了一个C#的测试程序。

首先，建一个 ASP.NET MVC WebAPI项目，在默认的控制器 values里面，增加两个方法：

 // GET api/values?sleepTime=10           [HttpGet]           public async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)             {                      await Task.Delay(sleepTime);                      return  "Hello world,"+ sleepTime;          }            [HttpGet]                  // GET api/values?sleepTime2=10          public string ExecuteBIO(int sleepTime2)          {              System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);                          return "Hello world," + sleepTime2;          }

然后，建立一个控制台程序，来测试这个web API：

 class Program      {        static void Main(string[] args)          {              Console.WriteLine("按任意键开始测试 WebAPI:http://localhost:62219/api/values?sleepTime={int}");              Console.Write("请输入线程数：");                          int threadNum = 100;                          int.TryParse(Console.ReadLine(), out threadNum);                          while (Test(threadNum)) ;                Console.ReadLine();              Console.ReadLine();          }        private static bool Test(int TaskNumber)          {              Console.Write("请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：");                          string input = Console.ReadLine();                          int SleepTime = 50;                          if (!int.TryParse(input, out SleepTime))                              return false;              HttpClient client = new HttpClient();              client.BaseAddress = new Uri("http://localhost:62219/");                          var result = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + input).Result;              Console.WriteLine("Result:{0}", result);                          //int TaskNumber = 1000;                Console.WriteLine("{0}次 BIO（同步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);              System.Diagnostics.Stopwatch sw = new System.Diagnostics.Stopwatch();                  sw.Start();              Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];                          for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime2=" + SleepTime);                  taskArr[i] = task;                }              Task.WaitAll(taskArr);              sw.Stop();                          double useTime1 = sw.Elapsed.TotalSeconds;              Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime1, TaskNumber/useTime1);              sw.Reset();                Console.WriteLine("{0}次 AIO（异步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);              sw.Start();                          for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + SleepTime);                  taskArr[i] = task;              }              Task.WaitAll(taskArr);              sw.Stop();                          double useTime2 = sw.Elapsed.TotalSeconds;              Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime2, TaskNumber / useTime2);                          return true;          }      }

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其实主要是下面几行代码：

HttpClient client = new HttpClient();  client.BaseAddress = new Uri("http://localhost:62219/");var result = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + input).Result;

注意，你可能需要使用Nuget添加下面这个包:

Microsoft.AspNet.WebApi.Client

最后，运行这个测试，结果如下:

按任意键开始测试 WebAPI:http://localhost:62219/api/values?sleepTime={int}  请输入线程数：1000  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10  Result:"Hello world,10"  1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：1.2860545,QPS:    777.57  1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：0.4895946,QPS:   2042.51  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100  Result:"Hello world,100"  1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：8.2769307,QPS:    120.82  1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：0.5435111,QPS:   1839.89

本来想尝试测试10000个线程，但报错了。

上面的测试结果，QPS并不高，但由于使用的是IISExpress，不同的Web服务器软件性能不相同，所以还得对比下进程内QPS结果，于是新建一个控制台程序，代码如下：

 class Program      {        static void Main(string[] args)          {              Console.WriteLine("按任意键开始测试 ");              Console.Write("请输入线程数：");                          int threadNum = 100;                          int.TryParse(Console.ReadLine(), out threadNum);                          while (Test(threadNum)) ;                Console.ReadLine();              Console.ReadLine();          }        private static bool Test(int TaskNumber)          {              Console.Write("请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：");                          string input = Console.ReadLine();                          int SleepTime = 50;                          if (!int.TryParse(input, out SleepTime))                              return false;                          var result = ExecuteAIO(SleepTime).Result;              Console.WriteLine("Result:{0}", result);                          //int TaskNumber = 1000;                Console.WriteLine("{0}次 BIO（同步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);              System.Diagnostics.Stopwatch sw = new System.Diagnostics.Stopwatch();                  sw.Start();              Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];                          for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = Task.Run<string>(()=> ExecuteBIO(SleepTime));                  taskArr[i] = task;                }              Task.WaitAll(taskArr);              sw.Stop();            double useTime1 = sw.Elapsed.TotalSeconds;              Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime1, TaskNumber / useTime1);              sw.Reset();                Console.WriteLine("{0}次 AIO（异步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);              sw.Start();            for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = ExecuteAIO(SleepTime);                  taskArr[i] = task;              }              Task.WaitAll(taskArr);              sw.Stop();            double useTime2 = sw.Elapsed.TotalSeconds;              Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime2, TaskNumber / useTime2);                          return true;          }        public static async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)          {            await Task.Delay(sleepTime);            return "Hello world," + sleepTime;          }        public static string ExecuteBIO(int sleepTime2)          {              System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);                          //不能在非异步方法里面使用 Task.Delay，否则可能死锁                          //Task.Delay(sleepTime2).Wait();              return "Hello world," + sleepTime2;          }      }

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注意，关键代码只有下面两个方法：

 public static async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)          {            await Task.Delay(sleepTime);                      return "Hello world," + sleepTime;          }        public static string ExecuteBIO(int sleepTime2)          {              System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);                          //不能在非异步方法里面使用 Task.Delay，否则可能死锁                          //Task.Delay(sleepTime2).Wait();              return "Hello world," + sleepTime2;          }

这两个方法跟WebAPI的测试方法代码是一样的，但是调用代码稍微不同：

同步调用:

 Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];            for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = Task.Run<string>(()=> ExecuteBIO(SleepTime));                  taskArr[i] = task;                }              Task.WaitAll(taskArr);

异步调用：

 for (int i = 0; i < TaskNumber; i++)              {                  Task task = ExecuteAIO(SleepTime);                  taskArr[i] = task;              }              Task.WaitAll(taskArr);

可见，这里测试的时候，同步和异步调用，客户端代码都是使用的多线程，主要的区别就是异步方法使用了 async/await 语句。

下面是非Web的进程内异步多线程和同步多线程的结果：

请输入线程数：1000  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10  Result:Hello world,10  1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：1.3031966,QPS:    767.34  1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：0.026441,QPS:  37820.05  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100  Result:Hello world,100  1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：9.8502858,QPS:    101.52  1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：0.1149469,QPS:   8699.67    请输入线程数：10000  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10  Result:Hello world,10  10000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：7.7966125,QPS:   1282.61  10000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：  耗时（秒）：0.083922,QPS: 119158.27  请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100  Result:Hello world,100  10000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：34.3646036,QPS:    291.00  10000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：  耗时（秒）：0.1721833,QPS:  58077.64

结果表示，.NET程序开启10000个任务（不是10000个原生线程，需要考虑线程池线程），异步方法的QPS超过了10万，而同步方法只有1000多点，性能差距还是很大的。

注：以上测试结果的测试环境是

Intel i7-4790K CPU，4核8线程，内存 16GB，Win10 企业版

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