c# - 逐字符写入控制台，最快的方法

Question

在我当前的一个项目中，我必须解析一个字符串，并将它的一部分写入控制台。在测试如何在没有太多开销的情况下执行此操作时，我发现我测试的一种方法实际上比 Console.WriteLine 更快，这让我有点困惑。

我知道这不是基准测试的正确方法，但我通常可以粗略地说“这比这快”，我可以在运行几次后判断次。

static void Main(string[] args)
{
    var timer = new Stopwatch();

    timer.Restart();
    Test1("just a little test string.");
    timer.Stop();
    Console.WriteLine(timer.Elapsed);

    timer.Restart();
    Test2("just a little test string.");
    timer.Stop();
    Console.WriteLine(timer.Elapsed);

    timer.Restart();
    Test3("just a little test string.");
    timer.Stop();
    Console.WriteLine(timer.Elapsed);
}

static void Test1(string str)
{
    Console.WriteLine(str);
}

static void Test2(string str)
{
    foreach (var c in str)
        Console.Write(c);
    Console.Write('\n');
}

static void Test3(string str)
{
    using (var stream = new StreamWriter(Console.OpenStandardOutput()))
    {
        foreach (var c in str)
            stream.Write(c);
        stream.Write('\n');
    }
}

如您所见，Test1 正在使用 Console.WriteLine。我的第一个想法是简单地为每个字符调用 Write，请参见 Test2。但这导致花费了大约两倍的时间。我的猜测是每次写入后它都会刷新，这会使它变慢。所以我尝试了 Test3，使用 StreamWriter(AutoFlush 关闭)，结果比 Test1 快了大约 25% ，我真的很好奇为什么会这样。还是写入控制台无法正确进行基准测试？ (在添加更多测试用例时注意到一些奇怪的数据......)

谁能教教我？

此外，如果有更好的方法(通过一个字符串并只将它的一部分写入控制台)，请随时发表评论。

Answer 1

首先，我同意其他评论，即您的测试工具还有待改进……我重写了它并将其包含在下面。重写帖子后的结果明显胜出:

//Test 1 = 00:00:03.7066514
//Test 2 = 00:00:24.6765818
//Test 3 = 00:00:00.8609692

由此看来，您是正确的，缓冲流写入器的速度提高了 25% 以上。它更快只是因为它有缓冲。 StreamWriter 实现在内部使用大约 1~4kb 的默认缓冲区大小(取决于流类型)。如果您使用 8 字节缓冲区(允许的最小缓冲区)构造 StreamWriter，您会发现大部分性能改进都消失了。您还可以通过在每次写入后使用 Flush() 调用来查看这一点。

下面是为获得上述数字而重写的测试:

    private static StreamWriter stdout = new StreamWriter(Console.OpenStandardOutput());
    static void Main(string[] args)
    {
        Action<string>[] tests = new Action<string>[] { Test1, Test2, Test3 };
        TimeSpan[] timming = new TimeSpan[tests.Length];

        // Repeat the entire sequence of tests many times to accumulate the result
        for (int i = 0; i < 100; i++)
        {
            for( int itest =0; itest < tests.Length; itest++)
            {
                string text = String.Format("just a little test string, test = {0}, iteration = {1}", itest, i);
                Action<string> thisTest = tests[itest];

                //Clear the console so that each test begins from the same state
                Console.Clear();
                var timer = Stopwatch.StartNew();
                //Repeat the test many times, if this was not using the console 
                //I would use a much higher number, say 10,000
                for (int j = 0; j < 100; j++)
                    thisTest(text);
                timer.Stop();
                //Accumulate the result, but ignore the first run
                if (i != 0)
                    timming[itest] += timer.Elapsed;

                //Depending on what you are benchmarking you may need to force GC here
            }
        }

        //Now print the results we have collected
        Console.Clear();
        for (int itest = 0; itest < tests.Length; itest++)
            Console.WriteLine("Test {0} = {1}", itest + 1, timming[itest]);
        Console.ReadLine();
    }

    static void Test1(string str)
    {
        Console.WriteLine(str);
    }

    static void Test2(string str)
    {
        foreach (var c in str)
            Console.Write(c);
        Console.Write('\n');
    }

    static void Test3(string str)
    {
        foreach (var c in str)
            stdout.Write(c);
        stdout.Write('\n');
    }