天下武功，唯快不破。

編程也不例外，你的代碼跑的快，你能快速找出代碼慢的原因，你的碼功就高。

今天分享一個超級實用的 Python 性能分析工具 pyinstrument ，可以快速找到代碼運行最慢的部分，幫助提高代碼的性能。支持 Python 3.7+ 且能夠分析異步代碼，僅需一條命令即可顯示具體代碼的耗時。經(jīng)常寫 Python 的小伙伴一定要用一下。

安裝

pipinstallpyinstrument

簡單的使用

在程序的開始，啟動 pyinstrument 的 Profiler，結(jié)束時關(guān)閉 Profiler 并打印分析結(jié)果如下：

frompyinstrumentimportProfiler

profiler=Profiler()
profiler.start()

#這里是你要分析的代碼

profiler.stop()

profiler.print()

比如這段代碼 123.py，我們可以清楚的看到是列表推導(dǎo)式比較慢：

frompyinstrumentimportProfiler

profiler=Profiler()
profiler.start()

#這里是你要分析的代碼
a=[iforiinrange(100000)]
b=(iforiinrange(100000))

profiler.stop()
profiler.print()

上述分析需要修改源代碼，如果你使用命令行工具，就不需要修改源代碼，只需要執(zhí)行 pyinstrument xxxx.py 即可：

比如有這樣一段排序的程序 c_sort.py：

importsys
importtime

importnumpyasnp

arr=np.random.randint(0,10,10)

defslow_key(el):
time.sleep(0.01)
returnel

arr=list(arr)

foriinrange(10):
arr.sort(key=slow_key)

print(arr)

這段代碼里面故意放了一句 time.sleep(0.01) 來延遲性能，看看 pyinstrument 能否識別，命令行執(zhí)行 pyinstrument c_sort.py:

從結(jié)果來看，程序運行了 1.313 秒，而 sleep 就運行了 1.219 秒，很明顯是瓶頸，現(xiàn)在我們把它刪除，再看看結(jié)果：

刪除之后，性能最慢的就是 numpy 模塊的初始化代碼 __init__.py了，不過這些代碼不是自己寫的，而且并不是特別慢，就不需要去關(guān)心了。

分析 Flask 代碼

Web 應(yīng)用也可以使用這個來找出性能瓶頸，比如 flask，只需要在請求之前記錄時間，在請求之后統(tǒng)計時間，只需要在 flask 的請求攔截器里面這樣寫：

fromflaskimportFlask,g,make_response,request
app=Flask(__name__)

@app.before_request
defbefore_request():
if"profile"inrequest.args:
g.profiler=Profiler()
g.profiler.start()

@app.after_request
defafter_request(response):
ifnothasattr(g,"profiler"):
returnresponse
g.profiler.stop()
output_html=g.profiler.output_html()
returnmake_response(output_html)

假如有這樣一個 API：

@app.route("/dosomething")
defdo_something():
importrequests
requests.get("http://google.com")
return"Googlesayshello!"

為了測試這個 API 的瓶頸，我們可以在 url 上加一個參數(shù) profile 就可以：http://127.0.0.1:5000/dosomething?profile，哪一行代碼執(zhí)行比較慢，結(jié)果清晰可見：

分析 Django 代碼

分析 Django 代碼也非常簡單，只需要在 Django 的配置文件的 MIDDLEWARE 中添加

"pyinstrument.middleware.ProfilerMiddleware",

然后就可以在 url 上加一個參數(shù) profile 就可以：

如果你不希望所有人都能看到，只希望管理員可以看到，settings.py 可以添加這樣的代碼：

defcustom_show_pyinstrument(request):
returnrequest.user.is_superuser

PYINSTRUMENT_SHOW_CALLBACK="%s.custom_show_pyinstrument"%__name__

如果不想通過 url 后面加參數(shù)的方式查看性能分析，可以在 settings.py 文件中添加：

PYINSTRUMENT_PROFILE_DIR='profiles'

這樣，每次訪問一次 Django 接口，就會將分析結(jié)果以 html 文件形式保存在 項目目錄下的 profiles 文件夾中。

分析異步代碼

簡單的異步代碼分析：

async_example_simple.py：

importasyncio

frompyinstrumentimportProfiler

asyncdefmain():
p=Profiler()
withp:
print("Hello...")
awaitasyncio.sleep(1)
print("...World!")
p.print()

asyncio.run(main())

復(fù)雜一些的異步代碼分析：

importasyncio
importtime

importpyinstrument

defdo_nothing():
pass

defbusy_wait(duration):
end_time=time.time()+duration

whiletime.time()ifprofile:
p=pyinstrument.Profiler()
p.start()

busy_wait(0.1)
sleep_start=time.time()
awaitasyncio.sleep(when)
print(f"sleptfor{time.time()-sleep_start:.3f}seconds")
busy_wait(0.1)

print(what)
ifprofile:
p.stop()
p.print(show_all=True)

loop=asyncio.get_event_loop()

loop.create_task(say("firsthello",2,profile=True))
loop.create_task(say("secondhello",1,profile=True))
loop.create_task(say("thirdhello",3,profile=True))

loop.run_forever()
loop.close()

工作原理

Pyinstrument 每 1ms 中斷一次程序，并在該點記錄整個堆棧。它使用 C 擴展名和 PyEval_SetProfile 來做到這一點，但只每 1 毫秒讀取一次讀數(shù)。你可能覺得報告的樣本數(shù)量有點少，但別擔(dān)心，它不會降低準確性。默認間隔 1ms 是記錄堆棧幀的下限，但如果在單個函數(shù)調(diào)用中花費了很長時間，則會在該調(diào)用結(jié)束時進行記錄。如此有效地將這些樣本“打包”并在最后記錄。

Pyinstrument 是一個統(tǒng)計分析器，并不跟蹤，它不會跟蹤您的程序進行的每個函數(shù)調(diào)用。相反，它每 1 毫秒記錄一次調(diào)用堆棧。與其他分析器相比，統(tǒng)計分析器的開銷比跟蹤分析器低得多。

比如說，我想弄清楚為什么 Django 中的 Web 請求很慢。如果我使用 cProfile，我可能會得到這個：

151940functioncalls(147672primitivecalls)in1.696seconds

Orderedby:cumulativetime

ncallstottimepercallcumtimepercallfilename:lineno(function)
10.0000.0001.6961.696profile:0(at0x1053d6a30,file"./manage.py",line2>)
10.0010.0011.6931.693manage.py:2()
10.0000.0001.5861.586__init__.py:394(execute_from_command_line)
10.0000.0001.5861.586__init__.py:350(execute)
10.0000.0001.1421.142__init__.py:254(fetch_command)
430.0130.0001.1240.026__init__.py:1()
3880.0080.0001.0620.003re.py:226(_compile)
1580.0050.0001.0480.007sre_compile.py:496(compile)
10.0010.0011.0421.042__init__.py:78(get_commands)
1530.0010.0001.0360.007re.py:188(compile)
106/1020.0010.0001.0300.010__init__.py:52(__getattr__)
10.0000.0001.0291.029__init__.py:31(_setup)
10.0000.0001.0211.021__init__.py:57(_configure_logging)
20.0020.0011.0110.505log.py:1()

看完是不是還是一臉懵逼，通常很難理解您自己的代碼如何與這些跟蹤相關(guān)聯(lián)。Pyinstrument 記錄整個堆棧，因此跟蹤昂貴的調(diào)用要容易得多。它還默認隱藏庫框架，讓您專注于影響性能的應(yīng)用程序/模塊：

_.___/_______/_Recorded:1435Samples:131
/_//_////_///_/////_'///Duration:3.131CPUtime:0.195
/_/v3.0.0b3

Program:examples/django_example/manage.pyrunserver--nothreading--noreload

3.131manage.py:2
└─3.118execute_from_command_linedjango/core/management/__init__.py:378
[473frameshidden]django,socketserver,selectors,wsgi...
2.836selectselectors.py:365
0.126_get_responsedjango/core/handlers/base.py:96
└─0.126hello_worlddjango_example/views.py:4

最后的話

本文分享了 pyinstrument 的用法，有了這個性能分析神器，以后優(yōu)化代碼可以節(jié)省很多時間了，這樣的效率神器很值得分享，畢竟人生苦短，能多點時間干點有意思的不香么？

責(zé)任編輯：haq