System.nanoTime（）是完全无用的吗？

java nanotime

2022-08-31 07:18:59

如博客文章小心 Java 中的 System.nanoTime（）中所述，在 x86 系统上，Java 的 System.nanoTime（）使用特定于 CPU 的计数器返回时间值。现在考虑以下情况，我用它来测量呼叫的时间：

long time1= System.nanoTime();
foo();
long time2 = System.nanoTime();
long timeSpent = time2-time1;

现在，在多核系统中，可能是在测量 time1 之后，线程被调度到另一个处理器，该处理器的计数器小于以前的 CPU。因此，我们可以在 time2 中得到一个小于 time1 的值。因此，我们将在时间花费中得到一个负值。

考虑到这种情况，是不是System.nanotime现在几乎没用了？

我知道改变系统时间不会影响纳米时间。这不是我上面描述的问题。问题在于，每个 CPU 在打开后将保留不同的计数器。与第一个 CPU 相比，第二个 CPU 上的此计数器可以更低。由于操作系统可以在获取 time1 后将线程调度到第二个 CPU，因此 timeSpend 的值可能不正确，甚至为负值。

答案 1

这个答案是在2011年写的，从当时运行的Sun JDK在当时的操作系统上实际做了什么的角度来看。那是很久以前的事了！列文托夫的答案提供了一个更新的观点。

那篇文章是错误的，是安全的。这篇文章上有一条评论，链接到David Holmes的一篇博客文章，David Holmes是Sun的实时和并发人员。它说：nanoTime

System.nanoTime（）是使用 QueryPerformanceCounter/QueryPerformanceFrequency API 实现的 [...]QPC使用的默认机制由硬件抽象层（HAL）[...]此默认值不仅跨硬件更改，而且跨操作系统版本更改。例如，Windows XP Service Pack 2 更改了使用电源管理计时器（PMTimer）而不是处理器时间戳计数器（TSC）的情况，因为 TSC 在 SMP 系统中的不同处理器上未同步，并且由于它的频率可以根据电源管理设置而变化（因此它与经过时间的关系）。

因此，在Windows上，直到WinXP SP2之前，这都是一个问题，但现在不是了。

我找不到讨论其他平台的第二部分（或更多），但那篇文章确实包括Linux遇到并以相同的方式解决了相同问题的评论，并链接到clock_gettime（CLOCK_REALTIME）的常见问题解答，其中说：

clock_gettime（CLOCK_REALTIME）在所有处理器/内核上是否一致？（拱门重要吗？例如ppc，arm，x86，amd64，sparc）。

它应该或它被认为是有缺陷的。

但是，在 x86/x86_64上，可能会看到未同步或可变频率的 TSC 导致时间不一致。2.4 内核真的没有针对此的保护，早期的 2.6 内核在这里的表现也不太好。从 2.6.18 及更高版本开始，检测此情况的逻辑更好，我们通常会回退到安全的时钟源。

ppc始终具有同步的时基，因此这应该不是问题。

因此，如果Holmes的链接可以被理解为暗示调用，那么从x86上的内核2.6.18开始，它就是安全的，并且始终在PowerPC上（因为IBM和摩托罗拉与英特尔不同，实际上知道如何设计微处理器）。nanoTimeclock_gettime(CLOCK_REALTIME)

可悲的是，没有提到SPARC或Solaris。当然，我们不知道IBM JVM是做什么的。但是现代Windows和Linux上的Sun JVM是正确的。

编辑：这个答案是基于它引用的来源。但我仍然担心它实际上可能是完全错误的。一些更新的信息将非常有价值。我刚刚发现了一个关于Linux时钟的四年新文章的链接，这可能是有用的。

答案 2

我做了一些搜索，发现如果一个人是迂腐的，那么是的，它可能被认为是无用的......在特定情况下...这取决于您的要求对时间的敏感程度...

从 Java Sun 站点查看以下引用：

实时时钟和System.nanoTime（）都基于相同的系统调用，因此基于相同的时钟。

使用 Java RTS，所有基于时间的 API（例如，计时器、定期线程、截止时间监控等）都基于高分辨率计时器。而且，与实时优先级一起，他们可以确保在正确的时间执行适当的代码，以实现实时约束。相比之下，普通的Java SE API只提供几种能够处理高分辨率时间的方法，不能保证在给定时间执行。在代码中的各个点之间使用 System.nanoTime（）执行经过的时间测量应始终准确。

Java对nanoTime（）方法也有一个警告：

此方法只能用于测量经过的时间，与任何其他系统或挂钟时间概念无关。返回的值表示自某个固定但任意时间（可能是将来，因此值可能为负）以来的纳秒数。此方法提供纳秒级精度，但不一定提供纳秒级精度。不保证值更改的频率。由于数值溢出，跨度大于约 292.3 年（2⁶³ 纳秒）的连续调用的差异将无法准确计算经过的时间。

似乎唯一可以得出的结论是，nanoTime（）不能作为一个准确的值来依赖。因此，如果您不需要测量仅相隔纳秒的时间，那么即使结果返回值为负，此方法也足够好。但是，如果您需要更高的精度，他们似乎建议您使用JAVA RTS。

所以要回答你的问题...没有纳米时间（）不是无用的....它只是不是在每种情况下使用的最谨慎的方法。

System.nanoTime（） 是完全无用的吗？

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