Golang中如何对我的库数据结构进行基准测试

对于库数据结构的基准测试，应该覆盖核心操作和典型使用场景。以下是关键的基准测试方向：

1. 核心操作性能测试

// 基础操作基准测试
func BenchmarkStack_Push(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        stack.Push(i)
    }
}

func BenchmarkStack_Pop(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        stack.Push(i)
    }
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        stack.Pop()
    }
}

func BenchmarkStack_Peek(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    stack.Push(1)
    b.ResetTimer()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        stack.Peek()
    }
}

2. 并发性能测试

// 并发安全测试（如果支持）
func BenchmarkStack_ConcurrentPush(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
        i := 0
        for pb.Next() {
            stack.Push(i)
            i++
        }
    })
}

func BenchmarkStack_ConcurrentPushPop(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
        i := 0
        for pb.Next() {
            if i%2 == 0 {
                stack.Push(i)
            } else {
                stack.Pop()
            }
            i++
        }
    })
}

3. 内存分配测试

// 内存分配分析
func BenchmarkStack_Allocations(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    b.ReportAllocs()
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        stack.Push(i)
        if i%10 == 0 {
            stack.Pop()
        }
    }
}

4. 不同数据规模测试

// 规模敏感性测试
func BenchmarkStack_Push_Large(b *testing.B) {
    for _, size := range []int{10, 100, 1000, 10000} {
        b.Run(fmt.Sprintf("Size-%d", size), func(b *testing.B) {
            stack := NewStack()
            b.ResetTimer()
            for i := 0; i < b.N; i++ {
                for j := 0; j < size; j++ {
                    stack.Push(j)
                }
                // 清空栈以进行下一次迭代
                for j := 0; j < size; j++ {
                    stack.Pop()
                }
            }
        })
    }
}

5. 实际使用场景测试

// 典型使用模式
func BenchmarkStack_RealWorldScenario(b *testing.B) {
    // 模拟括号匹配场景
    b.Run("ParenthesisMatching", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            stack := NewStack()
            str := "((()))((()))((()))"
            for _, ch := range str {
                if ch == '(' {
                    stack.Push(ch)
                } else if ch == ')' {
                    if !stack.IsEmpty() {
                        stack.Pop()
                    }
                }
            }
        }
    })
}

6. 比较基准测试

// 与标准库或其他库比较
func BenchmarkComparison(b *testing.B) {
    // 测试不同实现
    implementations := []struct {
        name string
        stack Stack
    }{
        {"YourStack", NewStack()},
        {"SliceStack", NewSliceStack()},
        {"ListStack", NewListStack()},
    }
    
    for _, impl := range implementations {
        b.Run(impl.name, func(b *testing.B) {
            for i := 0; i < b.N; i++ {
                impl.stack.Push(i)
                impl.stack.Pop()
            }
        })
    }
}

7. 边缘情况测试

func BenchmarkStack_EmptyOperations(b *testing.B) {
    stack := NewStack()
    b.Run("PopOnEmpty", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            stack.Pop() // 测试空栈弹出性能
        }
    })
    
    b.Run("PeekOnEmpty", func(b *testing.B) {
        for i := 0; i < b.N; i++ {
            stack.Peek() // 测试空栈查看性能
        }
    })
}

用户比较不同库时会关注这些基准测试结果：单线程性能、并发性能、内存效率、不同数据规模下的表现、以及典型使用场景的性能。提供这些基准测试能让用户全面了解你的数据结构在各种条件下的表现。