8.3　计算命令执行时间

当测试一个应用程序或比较不同的算法时，程序的执行时间非常重要。一个好算法的执行时间应该最短。在某些情况下，我们需要监视程序执行所需要的时间。例如，当学习排序算法时，你该怎么样表明哪一种算法更快一些？答案就是计算这些算法针对同一个数据集所耗费的时间。让我们看看如何计算。

实战演练

所有的类UNIX操作系统都包含time命令。你可以将time放在需要计算执行时间的命令之前，例如：

$ time COMMAND

命令COMMAND会执行并生成输出 。除此之外，time命令会将命令的执行时间添加到stderr中。例如：

$ time ls
test.txt
next.txt
real    0m0.008s
user    0m0.001s
sys     0m0.003s

输出中分别显示了执行该命令所花费的real时间、user时间以及sys时间。

• real时间指的是挂钟时间（wall clock time），也就是命令从开始执行到结束的时间。这段时间包括其他进程所占用的时间片（time slice）以及进程被阻塞时所花费的时间（例如，为等待I/O操作完成所用的时间）。

• user时间是指进程花费在用户模式（user-mode）中的CPU时间。这是唯一真正用于执行进程所花费的时间。执行其他进程以及花费在阻塞状态中的时间并没有计算在内。

• sys时间是指进程花费在内核模式（in the kernel）中的CPU时间。它代表在内核中执行系统调用所使用的时间，这和库代码（library code）不同，后者仍旧运行在用户空间（user space）。与“user时间”类似，这也是真正由进程使用的CPU时间。

　time命令的可执行二进制文件位于/usr/bin/time，还有一个Shell内建命令也叫做time。当运行time时，默认调用的是Shell的内建命令。Shell内建的time命令选项有限。因此，如果我们需要使用另外的功能，就应该使用可执行文件time的绝对路径（/usr/bin/time）。

可以用选项-o filename将命令执行时间写入文件：

$ /usr/bin/time -o output.txt COMMAND

文件名应该出现在选项-o之后。

要将命令执行时间添加到文件而不影响其原有内容，使用选项-a以及-o：

$ /usr/bin/time -a -o output.txt COMMAND

我们也可以使用选项-f，利用格式字符串格式化时间输出。格式字符串由对应于特定选项的参数组成，这些参数以 % 作为前缀。real时间、user 时间、sys 时间的格式字符串分别如下：

• real -%e

• user -%U

• sys -%S

通过结合参数字符串，我们就可以创建格式化输出：

$ /usr/bin/time -f "FORMAT STRING" COMMAND

例如：

$ /usr/bin/time -f "Time: %U" -a -o timing.log uname
Linux

其中，%U是user时间的参数。

格式化输出生成后被写入标准输出，执行时间信息被写入标准错误。我们可以用重定向操作符（>）对格式化输出重定向，用错误重定向操作符（2>）对时间信息重定向。例如：

$ /usr/bin/time -f "Time: %U" uname> command_output.txt 2>time.log
$ cat time.log
Time: 0.00
$ cat command_output.txt
Linux

通过time命令可以获得进程的很多细节信息，包括退出状态、接收到的信号数量、进程上下文的切换次数等。每一个参数都可以用适合的格式字符串显示。

表8-1展示了一些可以使用的参数。

表　8-1

例如，用参数 %Z显示系统页面大小：

$ /usr/bin/time -f "Page size: %Z bytes" ls> /dev/null
Page size: 4096 bytes

这里并不需要被计时命令的输出（即ls），因此为了使其不显示在终端中，我们将标准输出重定向到了/dev/null设备。

还有很多可用格式字符串，请阅读man time，以便获取更多的细节信息。