.NET/C# 在代码中测量代码执行耗时的建议（比较系统性能计数器和系统时间）

栏目: ASP.NET · 发布时间: 6年前

内容简介：我们有很多种方法评估一个方法的执行耗时，比如使用性能分析工具，使用基准性能测试。不过传统的在代码中编写计时的方式依然有效，因为它可以生产环境或用户端得到真实环境下的执行耗时。如果你希望在 .NET/C# 代码中编写计时，那么阅读本文可以获得一些建议。阅读本文也可以了解到计时一般采用下面这种方式，在方法执行之前获取一次时间，在方法结束之后再取得一次时间。

我们有很多种方法评估一个方法的执行耗时，比如使用性能分析工具，使用基准性能测试。不过传统的在代码中编写计时的方式依然有效，因为它可以生产环境或用户端得到真实环境下的执行耗时。

如果你希望在 .NET/C# 代码中编写计时，那么阅读本文可以获得一些建议。阅读本文也可以了解到 QueryPerformanceCounter 、 GetSystemTimeAsFileTime 等方法的差异。

基本的计时

计时一般采用下面这种方式，在方法执行之前获取一次时间，在方法结束之后再取得一次时间。

// 在方法开始之前。
Foo();
// 在方法执行之后。

这样，前后两次获取的时间差即为方法 Foo 的执行耗时。

这里我不会提到性能测试工具或者基准性能测试这些方法，因为这些测试代码不会运行于用户端。你可以阅读以下博客获得这两者的使用：

结论：使用什么方法计时

先说结论： System.Diagnostics 命名空间下有一个 Stopwatch 类。如果你要为你方法的执行时间进行统计，那么就使用这个类。

Stopwatch 类有一些静态属性、也有一些实例方法和实例属性。此类型的时间统计是按照高性能和高精度的要求来做的，于是你可以用它获得高精度的计时效果。不过，如果你对性能要求近乎苛刻，例如你的方法会被数百万次或更高频地执行，那么就需要开始斟酌如何调用里面的属性了。

简单的使用如下面这样：

var watch = Stopwatch.StartNew();
Foo();
watch.Stop();
var elapsed = watch.Elapsed;

当然，你也可以直接使用 Stopwatch 的构造函数， new 出来之后再 Start ，不过 StartNew 静态方法可以将两句合并为一句。

各种计时 API 及其比较

计时还有很多的方法，你可以针对不同需求场景使用不同的方法。不过，如果你根本没有了解过其他方法的话，那么建议直接使用上面的 Stopwatch ，不要想太多。

现在，我们看看 Windows 下的计时还有哪些 API：

基于 QPC 的高精度 API

QueryPerformanceCounter
QueryPerformanceFrequency

基于系统时间的非高精度 API
- GetTickCount , GetTickCount64
- GetMessageTime
- GetSystemTime , GetLocalTime , GetSystemTimeAsFileTime
- QueryInterruptTime , QueryUnbiasedInterruptTime
基于 QPC 和系统时间的 API
- GetSystemTimePreciseAsFileTime
- QueryInterruptTimePrecise , QueryUnbiasedInterruptTimePrecise

基于系统性能计数器（QPC）的 API

QueryPerformanceCounter ，微软文档中把它称之为 QPC。

一般情况下使用的 QueryPerformanceCounter ，内核驱动开发者使用的 KeQueryPerformanceCounter 和 .NET 开发者使用的 System.Diagnostics.Stopwatch 都是基于 QPC 的 API。

QPC 是通过计算机上独立运行的高精度硬件计时模块来获得时间戳的。这意味着，使用此 API 获得的时间戳是本机时间戳，不包含任何时区等信息。

由于 QPC 的高精度特性，所以非常适合在单个设备上测量一个小段时间的时间间隔。而这也符合我们本文一开始说到的方法执行耗时测量需求。

QueryPerformanceCounter 得到的值是 Ticks，单位是 100 ns。

1 tick  = 100 ns
1 us    = 1000 ns
1 ms    = 1000 us
1 s     = 1000 ms

基于系统时间的 API

如果你的需求不止是测量获取一个时间间隔，而是需要一个长期保存的时间，或者需要将时间与其他设备进行通信，那么基于单台设备的 QPC 就不符合要求了。

GetSystemTimeAsFileTime 可以用来获取系统时钟时间。这个时间就是基于系统时钟的，所以如果你的时间戳是用来通信的，那么就很有用。当然，如果要在设备之间进行与时间信息相关的同步，还可能需要使用 NTP（Network Time Protocol）先同步时间。

DateTime.Now 获取时间的方法就是这个：

[MethodImplAttribute(MethodImplOptions.InternalCall)]
internal static extern long GetSystemTimeAsFileTime();

这里有一些比较有趣的说法，基于系统时间的 API 也会说成是获取高精度时间，那么跟 QPC 有什么不同呢？

这里我只能拿英文来说话了。来自微软的 Raymond Chen 在它的 The Old New Thing 一书中说，基于系统时间的 API 获取的时间戳精度用的是 “所谓的 Precise”，但实际上应该称之为 “Accurate”，而 QPC 才能称之为实质上的 “Precise”。纠结起来就是 QPC 比基于系统时间的 API 得到的时间戳精度更高。