Question

我在这里遇到了一个非常不寻常的问题。似乎调用了Thread.sleep（n），其中n> 0将导致以下System.nanoTime（）调用不太可预测。

以下代码说明了这个问题。

在我的电脑上运行它（rMBP 15＆＃34; 2015，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的虚拟机上（VMware Horizon，Windows 8.1，为1.8.0_60-b27）：

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

但是，在企业服务器上运行它（VMware，RHEL 6.7，jre 1.6.0_45-b06）：

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

令人惊讶的是我期望的结果。

显然Thread.sleep（1）会影响下面代码的计算。我不知道为什么会这样。有没有人有线索？

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while循环中运行搜索，通过调用Thread.sleep（）在每次迭代中休息一下。我想从运行搜索的总时间中排除休眠时间，因此我使用System.nanoTime（）来记录开始和结束时间。但是，正如您在上面提到的那样，这并不能很好地发挥作用。

有没有办法解决这个问题？

感谢您的任何意见！

Answer 1

这是一个复杂的主题，因为JVM使用的定时器高度依赖CPU和OS，并且随Java运行时版本而变化。虚拟机还可能限制它们传递给访客的CPU功能，这可能会改变相对于裸机设置的选择。

您可能需要阅读以下内容，但请注意，其中一些文章可能有点过时，多年来TSC的可靠性有了很大提高：

OpenJDK Bug 8068730通过Java 8中引入的日期和时间API在Java 9中展示更精确的系统时钟
http://shipilev.net/blog/2014/nanotrusting-nanotime/
https://btorpey.github.io/blog/2014/02/18/clock-sources-in-linux/
https://stas-blogspot.blogspot.de/2012/02/what-is-behind-systemnanotime.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Time_Stamp_Counter（特别是CPU功能，linux命名法中的constant_tsc tsc_reliable nonstop_tsc）
还有一些影响时钟精度的特定于平台的选项，例如UseLinuxPosixThreadCPUClocks和AssumeMonotonicOSTimers
随着更新的硬件/操作系统功能的推出，使用哪些计时器也会在JVM版本之间发生变化
http://vanillajava.blogspot.de/2012/04/yield-sleep0-wait01-and-parknanos1.html

在linux上，你应该检查与tsc相关的/proc/cpuinfo标志和选中的/sys/devices/system/clocksource/*/current_clocksource

Answer 2

我可以至少提出两种可能的原因：

省电。执行busy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，频率和电压会降低。在CPU没有立即恢复到最大性能之后，这可能需要几纳秒到几微秒。
调度。在线程由于Thread.sleep而被调度后，在可能与定时器相关的定时器事件后，它将被安排再次执行用于System.nanoTime。

在这两种情况下，您无法直接解决此问题 - 我的意思是Thread.sleep也会影响您的实际应用中的时间安排。但是，如果测得的有用工作量足够大，那么不准确性就可以忽略不计了。

Answer 3

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“atomic - ”或系统时钟本身。

根据官方.nanoTime()文件：

除了分辨率至少同样好之外，不做任何保证就像currentTimeMillis（）
一样

source

...我可以从个人的角度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。（我会在发现它后立即发布链接以获取此信息......已经很长时间了。）

调用Thread.sleep（）后，System.nanoTime（）测量经过的时间的准确度会降低

3 个答案: