精度System.nanoTime（）来给了Thread.sleep（）的调用

Question

我在这里遇到了一个不寻常的真正发行后测量时间的流逝减少。似乎调用Thread.sleep（n），其中n> 0会导致以下System.nanoTime（）调用的可预测性较差。

下面的代码演示了这个问题。

我的计算机上运行它（RMBP 15" 2015年，OS X 10.11，JRE 1.8.0_40-B26）输出以下结果：

Control: 48497 
Random: 36719 
Thread.sleep(0): 48044 
Thread.sleep(1): 832271 

在运行Windows 8（VMware的地平线时，Windows虚拟机8.1，是1.8.0_60-B27）：

Control: 98974 
Random: 61019 
Thread.sleep(0): 115623 
Thread.sleep(1): 282451 

然而，企业服务器上运行它（VMware的，RHEL 6.7，JRE 1.6.0_45-B06）：

Control: 1385670 
Random: 1202695 
Thread.sleep(0): 1393994 
Thread.sleep(1): 1413220 

这是令人惊讶的结果我期望。

显然Thread.sleep代码（1）影响下面的代码的计算。我不知道为什么会发生这种情况。有人有线索吗？

谢谢！

public class Main { 
    public static void main(String[] args) { 
     int N = 1000; 
     long timeElapsed = 0; 
     long startTime, endTime = 0; 

     for (int i = 0; i < N; i++) { 
      startTime = System.nanoTime(); 
      //search runs here 
      endTime = System.nanoTime(); 

      timeElapsed += endTime - startTime; 
     } 

     System.out.println("Control: " + timeElapsed); 

     timeElapsed = 0; 

     for (int i = 0; i < N; i++) { 
      startTime = System.nanoTime(); 
      //search runs here 
      endTime = System.nanoTime(); 

      timeElapsed += endTime - startTime; 

      for (int j = 0; j < N; j++) { 
       int k = (int) Math.pow(i, j); 
      } 
     } 

     System.out.println("Random: " + timeElapsed); 

     timeElapsed = 0; 

     for (int i = 0; i < N; i++) { 
      startTime = System.nanoTime(); 
      //search runs here 
      endTime = System.nanoTime(); 

      timeElapsed += endTime - startTime; 

      try { 
       Thread.sleep(0); 
      } catch (InterruptedException e) { 
       break; 
      } 
     } 

     System.out.println("Thread.sleep(0): " + timeElapsed); 

     timeElapsed = 0; 

     for (int i = 0; i < N; i++) { 
      startTime = System.nanoTime(); 
      //search runs here 
      endTime = System.nanoTime(); 

      timeElapsed += endTime - startTime; 

      try { 
       Thread.sleep(2); 
      } catch (InterruptedException e) { 
       break; 
      } 
     } 

     System.out.println("Thread.sleep(1): " + timeElapsed); 
    } 
} 

基本上我在一个while循环内运行搜索，每次迭代都需要通过调用Thread.sleep（）来休息一下。我想排除运行搜索所花费的总时间中的睡眠时间，所以我使用System.nanoTime（）来记录开始和结束时间。但是，正如您在上面注意到的那样，这样做效果不佳。

有没有办法来解决这个问题？

感谢任何投入！

Answer 1

这些不一致可能不是来自Java，而是来自不同的操作系统和虚拟机或“系统时钟本身”。

根据官方.nanoTime()文档：

无担保除了分辨率至少为好 为的currentTimeMillis的（生产）

source

.. 。我可以从个人知识中知道这是因为在某些操作系统和虚拟机中，系统本身不支持“原子”时钟，这是更高分辨率所必需的。 （我会后尽快我再次找到它源信息的链接...这是一个很长的时间。）

Answer 2

这是一个复杂的话题，因为JVM所使用的定时器是非常CPU和平台 - 也依赖于Java运行时版本。虚拟机也可能会限制它们传递给guest虚拟机的CPU功能，这可能会改变相对于裸机设置的选择。

您可能需要阅读下列

• OpenJDK Bug 8068730通过在Java中推出8
• http://shipilev.net/blog/2014/nanotrusting-nanotime/
• https://blogs.oracle.com/dholmes/entry/inside_the_hotspot_vm_clocks
• https://en.wikipedia.org/wiki/Time_Stamp_Counter日期和时间的API中的Java 9暴露更精确的系统时钟（特别是CPU能力，constant_tsc tsc_reliable nonstop_tsc in linux命名法）
• 还有一些平台ORM特有的影响时钟精度选项，如UseLinuxPosixThreadCPUClocks和AssumeMonotonicOSTimers该定时器习惯也JVM版本之间的更改为新的硬件
• /OS的功能变得可用
• http://vanillajava.blogspot.de/2012/04/yield-sleep0-wait01-and-parknanos1.html

Answer 3

我建议至少两种可能原因如下：

1. 节能。执行繁忙循环时，CPU以最高性能状态运行。但是，在Thread.sleep之后，它可能会落入power-saving states之一，并降低频率和电压。在CPU不会立即恢复到最大性能之后，这可能需要几纳秒到几微秒。
2. 调度。由于Thread.sleep，在线程被取消预定后，将在计时器事件之后再次执行该线程，其中可能是与用于System.nanoTime的计时器相关。

在这两种情况下，你都不能直接解决这个问题 - 我的意思是Thread.sleep也会影响你的真实应用中的时间。但是，如果所测量的有用工作量足够大，那么不准确性就可以忽略不计。