1 缘起:观测数据处理程序的耗时
- 某项目中需要观测数据处理程序的耗时情况,以便分析各环节的性能。
- 然而,JDK提供了2个获取当前时间的方法: System.currentTimeMillis()(获取来自操作系统的毫秒级时间戳) 和System.nanoTime() (获取纳秒级时间点)
这两个方法都可以用来获取表征当前时间的数值。
但如果不仔细辨别这两个方法的差别和联系,在使用当中很容易出错。
- //同一时刻执行:
- System.nanoTime() + " # " + System.currentTimeMillis()
- //out: 88569108530100 # 1756542014118
复制代码88 5691 0853 0100 (14位,纳秒级的原点时间) # 1 7565 4201 4118 (13位,UTC+0的毫秒级时间戳)
二者为何差距如此大?
显然,后者才是 UTC 时间戳;前者显然不是,但它的意义和用途是什么呢?
2 源码分析
System.currentTimeMillis()
- /**
- * Returns the current time in milliseconds. Note that
- * while the unit of time of the return value is a millisecond,
- * the granularity of the value depends on the underlying
- * operating system and may be larger. For example, many
- * operating systems measure time in units of tens of
- * milliseconds.
- *
- * <p> See the description of the class Date for
- * a discussion of slight discrepancies that may arise between
- * "computer time" and coordinated universal time (UTC).
- *
- * @return the difference, measured in milliseconds, between
- * the current time and midnight, January 1, 1970 UTC.
- * @see java.util.Date
- */
- public static native long currentTimeMillis();
复制代码译文:
- 以毫秒的方式返回当前时间。请注意,虽然返回值的时间单位是毫秒,但是这个值的粒度取决于【底层操作系统】,并且可能【粒度】更大。例如,许多操作系统是以【几十毫秒】为粒度测量时间的。
- 有关于“计算机时间”和协调世界时(UTC)之间的细微差别, 请查阅“Date”类。
- @return 当前时间和1970年1月1日午夜之间的差值,以毫秒来测量。
- @see java.util.Date
复制代码(1)从源码中可以看到,这个方式是一个native方法,该值由【底层的操作系统】提供。
(2)该方法可以用来计算当前日期,当前星期几等,与Date的换算非常方便,JDK提供了相关的接口来换算。
(3)通过该方法获取的值的依据是当前系统的日期和时间,可以在【操作系统】设置中进行【设置】和【修改】。
所以,若【操作系统】的时间/时钟没有及时校准,其时间戳也是可能会出错的。
System.nanoTime()
- /**
- * Returns the current value of the running Java Virtual Machine's
- * high-resolution time source, in nanoseconds.
- *
- * <p>This method can only be used to measure elapsed time and is
- * not related to any other notion of system or wall-clock time.
- * The value returned represents nanoseconds since some fixed but
- * arbitrary <i>origin</i> time (perhaps in the future, so values
- * may be negative). The same origin is used by all invocations of
- * this method in an instance of a Java virtual machine; other
- * virtual machine instances are likely to use a different origin.
- *
- * <p>This method provides nanosecond precision, but not necessarily
- * nanosecond resolution (that is, how frequently the value changes)
- * - no guarantees are made except that the resolution is at least as
- * good as that of {@link #currentTimeMillis()}.
- *
- * <p>Differences in successive calls that span greater than
- * approximately 292 years (2<sup>63</sup> nanoseconds) will not
- * correctly compute elapsed time due to numerical overflow.
- *
- * <p>The values returned by this method become meaningful only when
- * the difference between two such values, obtained within the same
- * instance of a Java virtual machine, is computed.
- *
- * <p> For example, to measure how long some code takes to execute:
- * <pre> {@code
- * long startTime = System.nanoTime();
- * // ... the code being measured ...
- * long estimatedTime = System.nanoTime() - startTime;}</pre>
- *
- * <p>To compare two nanoTime values
- * <pre> {@code
- * long t0 = System.nanoTime();
- * ...
- * long t1 = System.nanoTime();}</pre>
- *
- * one should use {@code t1 - t0 < 0}, not {@code t1 < t0},
- * because of the possibility of numerical overflow.
- *
- * @return the current value of the running Java Virtual Machine's
- * high-resolution time source, in nanoseconds
- * @since 1.5
- */
- public static native long nanoTime();
复制代码译文
- 返回正在运行的Java虚拟机的【高分辨率时间源】的当前值,以【纳秒】计。
- 该方法可能仅仅用于测量已经逝去的时间,并且与任何【其它系统】或者【挂钟时间】概念无关。该返回值表示从某个固定但任意的【原点时间】(可能在未来,所以值可能是负数)开始的纳秒数。在一个java虚拟机实例中,所有该方法的调用都使用相同的原点;其它虚拟机实例很可能使用不同的源头。
- 该方法提供了纳秒级别的精度,但是不一定是纳秒级分辨率(也就是该值改变的频率)———— 除非这个分辨率至少和currentTimeMillis()一样好,否则将不会做任何保证。
- 在跨越大于292年(2的63次方纳秒)左右的连续调用中,这个差值将不能正确地计算已经过去的时间,因为数字溢出。
- 仅仅只有当在同一java虚拟机实例中获取的两个值之间的差值被计算时,返回值才有意义。
- 例如,去测量某代码执行花费了多长时间:
- long startTime = System.nanoTime();
- //...被测量的代码...
- long estimatedTime = System.nanoTime() - startTime;
- 要比较两个nanoTime的值:
- long t0 = System.nanoTime();
- ...
- long t1 = System.nanoTime()。
- 因为数字溢出的可能性,您应该使用"t1 - t0 < 0",而不是"t1 < t0"(来判断它们的大小,笔者注)。
- @return 当前正在运行的java虚拟机的高精度时间资源值,以纳秒为单位。
- @since 1.5
复制代码(1)该方法也是一个本地方法,返回值由【底层的操作系统】提供。
(2)如注释中所说,该方法从java 1.5开始引入。
(3)该方法所基于的时间是【随机】的,但在同一个JVM中,【不同的地方】使用的【原点时间】是一样的。
(4)与操作系统的【时钟时间】无关 => 即 与 UTC 时间戳无关。
多用于:观测纳秒级的程序耗时场景。
3 分析结论与最佳实践
前面对System.currentTimeMillis()和System.nanoTime()都分别从源码注释的角度进行了介绍,算是比较详细了,这里再简单终结一下,顺便谈一谈工作中如何选择:
- System.nanoTime()的精确度更高一些,如今的硬件设备性能越来越好,如果要更精密计算执行某行代码或者某块代码所消耗的时间,该方法会测量得更精确。开发者可以根据需要的精确度来选择用哪一个方法。
- 单独获取System.nanoTime()没有什么意义,因为该值是随机的,无法表示当前的时间。
如果要记录当前时间点,用System.currentTimeMills()。
- System.currentTimeMills()得到的值能够和Date类方便地转换,jdk提供了多个接口来实现;但是System.nanoTime()则不行。
- System.currentTimeMills()的值是基于操作系统的时钟时间的、可人为修改;而System.nanoTime()则不能(与操作系统的时钟无关、与UTC时间戳无关)。
- 结合 System.currentTimeMills() + System.nanoTime(),计算时间戳
仅供参考,逻辑不一定绝对严谨。
- Long nanoTime = System.nanoTime();
- Long timestamp = nanoTimeToMillisTimestamp(nanoTime);
- System.out.println(String.format("nanoTime: %dns, ts : %dms", nanoTime, timestamp));
- String.format("nanoTime: %dns, ts : %dms", nanoTime, timestamp)
复制代码[out]nanoTime: 100181142845700ns, ts : 1756553627414ms
- /**
- * 纳秒数转毫秒级时间戳
- * @param targetNanoTime
- * eg: long targetNanoTime = System.nanoTime(); // 获取当前时间的 nano time,例如 : 87277522042200
- * @return
- */
- public static long nanoTimeToMillisTimestamp(long targetNanoTime){
- //待转换的纳秒时间(targetNanoTime)
- //long targetNanoTime = System.nanoTime(); // 获取当前时间的 nano time,例如 : 87277522042200
- //获取当前的毫秒数(currentTimeMillis) 和 纳秒数(currentNanoTime)
- long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();//例如: 1733985453227
- long currentNanoTime = System.nanoTime();//例如 : 87277522044200
- //计算 currentNanoTime 与 targetNanoTime 的差值(nanoTimeDiff)
- long nanoTimeDiff = currentNanoTime - targetNanoTime;//例如: 2000
- // 利用 currentNanoTime 和 nanoTimeDiff ,向前推算出 targetNanoTime当时对应的毫秒级时间戳
- long targetMillisTime = currentTimeMillis - ( nanoTimeDiff / 1000000L);//13位的毫秒级时间戳,例如: 1733985453227
- //Date date = new Date(targetMillisTime); // 创建日期对象
- //System.out.println("date : " + date.toString());//例如: date : Thu Dec 12 14:37:33 CST 2024
- return targetMillisTime;
- }
复制代码 X 参考文献
- 【填坑往事】一次用System.nanoTime()填坑System.currentTimeMills()的实例记录 - 博客园
本文作者: 千千寰宇
本文链接: https://www.cnblogs.com/johnnyzen
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