Profile 和 cProfile
在 Python 標準庫裏面有兩個模塊可以用來做性能測試。
1. 一個是 Profile，它是一個純 Python 的實現，所以會慢一些，如果你需要對模塊進行拓展，那麼這個模塊比較合適。
2. 第二個是 cProfile，從名字就可以看出這是一個 C 語言的實現版，官方推薦在大多數情況下使用。
這兩者的接口和數據的輸出格式是完全一樣的，你可以在這兩者之間自由的切換，所以下面我們僅以 cProfile 爲例進行介紹。
使用 cProfile 進行性能測試
在 cProfile 中，進行性能測試十分簡單，只需調用 run 方法，並將需要測試的函數及參數傳遞給它即可，下面我們對fib(n) 進行性能測試。
import cProfile
def fib(n):
if n == 0:
return 0
if n == 1:
return 1
return fib(n-1) + fib(n-2)
if __name__ == '__main__':
cProfile.run('fib(30)')性能測試的結果如下圖
可以看到一共進行了 2692539 次函數調用，共耗時 0.815 秒。下面每一行對應於一個函數的調用情況，其中：
1. ncalls, 函數總共調用次數；
2. tottime, 這個函數調用總共花費時間；
3. percall, 每個調用的平均花費時間；
4. cumtime, 總共累計花費時間；
5. percall, 每個調用的平均累計時間；
6. filename:lineno(function), 對應函數信息。
所以從圖中可以明顯看到幾乎的耗時都在
fib上，而且函數調用數過多，這主要是因爲函數是遞歸調用的，並且會產生很多冗餘分支，所以程序需要進行優化。有兩種方法進行改進，一是緩存fib(n)的信息，不需要每次都進行計算；二是將程序改爲迭代式。 而對函數值進行緩存在 Python 3 裏有一個簡單的裝飾器叫做
lru_cache，可以自動的幫你緩存函數的值，而不需要自己手動存儲。
import functools
@functools.lru_cache(maxsize=None)
def fib(n):
if n == 0:
return 0
if n == 1:
return 1
return fib(n-1) + fib(n-2)運行結果如下：
可以看到，fib 函數只調用了 31 次，幾乎所有額外的調用都命中了緩存，遠遠小於前面的調用次數，運行時間也得到了相當明顯的提升。同時使用下面的迭代版程序也運行得非常快，這裏就不再展開。
def fib(n):
prev, cur = 0, 1
if n == 0:
return prev
if n == 1:
return cur
count = 1
while count < n:
count += 1
prev, cur = cur, prev + cur
return cur除了前面提到的 run 方法外，還有一個叫做 runctx 的方法，允許提供一些上下文參數。例如前面的 cProfile.run('fib(30)') 可以改爲cProfile.runctx('fib', globals(), {'n':30})最後的運行結果是相同的。
最後，除了直接打印到命令行的方式，run 和 runctx 可以通過第二個參數傳遞文件名的方式將輸出結果寫入文件。
使用 pstats 對顯示進行控制
cProfile 雖然可以對程序進行簡單的性能測試，但是當程序過大，調用函數很多的時候，就需要一些對測試結果進行過濾和排序的工具了，而 pstats 就是這樣的一個工具。
# fib_profile.py
import cProfile
import pstats
for i in range(5):
cProfile.run('fib(1000)', 'fib_profile_{}'.format(i))
stats = pstats.Stats('fib_profile_0')
for i in range(1, 5):
stats.add('fib_profile_{}'.format(i))
stats.strip_dirs()
stats.sort_stats('cumulative')
stats.print_stats('fib')上面的程序首先寫入了多個測試結果，然後初始化了 stats，可以通過 stats 的 add 方法添加新的文件，pstats 會自動的將結果聚合起來；然後 strip_dirs 將會移除文件名前面的路徑，只保留文件名；sort_stats 是對輸出結果進行排序，也就是在前面所說的那幾行裏進行選擇（具體的可參閱官方文檔）；最後的 print_stats 對結果進行輸出，在這面可以對行進行過濾，比如上面的程序就只輸出了包含 fib 的行；實際輸出結果如下。
