C# 使用 Stopwatch 類別進行效能測試

前言：為何需要精確計時

軟體效能優化需先能量測。長時間流程易測量，但頻繁呼叫的微小常式（如千分之一秒執行、百萬次呼叫）累積影響巨大，需微秒級精度工具。

Stopwatch 類別介紹 (.NET 2.0+)

• 位於 System.Diagnostics 命名空間
• 提供 Start()、Stop()、Reset()/Restart() 方法
• 精度達微秒 (百萬分之一秒)，遠優於 DateTime.Now
• 底層使用高效能計數器 (QueryPerformanceCounter)

基本使用範例

using System;
using System.Diagnostics;

namespace StopWatchDemo {
    class Program {
        static void Main() {
            long total = 0;
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew(); // 建立並啟動
            for (int i = 1; i <= 10_000_000; i++) total += i;
            sw.Stop();
            Console.WriteLine($"總和: {total}");
            Console.WriteLine($"耗時: {sw.ElapsedMilliseconds} ms");
            Console.WriteLine($"耗時: {sw.Elapsed.TotalSeconds:F3} 秒");
            Console.WriteLine($"耗時: {sw.ElapsedTicks} ticks");
        }
    }
}

進階用法

• sw.Elapsed 回傳 TimeSpan，可取得時/分/秒/毫秒/微秒
• sw.ElapsedTicks 原始計數器節拍，配合 Stopwatch.Frequency 換算秒數
• 多段計時：Stop() 暫停，再次 Start() 繼續累積
• Reset() 歸零，Restart() 歸零並重新啟動

最佳實務建議

1. 測試前預熱 (JIT 編譯)，第一次執行通常較慢
2. 多次執行取平均，減少系統干擾
3. 釋放記憶體壓力：測試區塊外避免大量配置
4. 對比優化前後同邏輯不同實作 (如 StringBuilder vs + 串接)