System.currentTimeMillis vs System.nanoTime

Question

精度与 精确

我想知道的是在更新我的对象在游戏中的位置时是否应该使用System.currentTimeMillis()或System.nanoTime()？它们的运动变化与自上次呼叫后经过的时间成正比,我希望尽可能精确.

我读过不同的操作系统之间存在一些严重的时间分辨率问题(即Mac/Linux的分辨率几乎为1毫秒,而Windows的分辨率为50毫秒).我主要在Windows上运行我的应用程序,50ms分辨率似乎非常不准确.

有没有比我列出的两个更好的选择？

有什么建议/意见吗？

Answer 1

如果您只是想要精确测量经过的时间,请使用System.nanoTime().System.currentTimeMillis()将为您提供自纪元以来最精确的可能的经过时间(以毫秒为单位),但System.nanoTime()相对于某个任意点,您可以获得纳秒精确的时间.

从Java文档:

public static long nanoTime()

返回最精确的可用系统计时器的当前值,以纳秒为单位.

此方法只能用于测量经过的时间,与系统或挂钟时间的任何其他概念无关.返回的值表示纳秒,因为某些固定但是任意时间(可能在将来,因此值可能为负).该方法提供纳秒精度,但不一定是纳秒精度.不保证值的变化频率. 由于数值溢出,跨越大于约292年(2 ⁶³纳秒)的连续调用的差异将无法准确计算经过的时间.

例如,要测量某些代码执行所需的时间:

long startTime = System.nanoTime();    
// ... the code being measured ...    
long estimatedTime = System.nanoTime() - startTime;

另请参阅:JavaDoc System.nanoTime()和JavaDoc System.currentTimeMillis()以获取更多信息.

Answer 2

既然没有人提到过这个......

比较System.nanoTime()不同线程之间的调用结果是不安全的.即使线程的事件以可预测的顺序发生,纳秒的差异也可以是正的或负的.

System.currentTimeMillis() 在线程之间使用是安全的.

Answer 3

Arkadiy更新:我System.currentTimeMillis()在Oracle Java 8中观察到Windows 7上更正确的行为.返回的时间精度为1毫秒.OpenJDK中的源代码没有改变,所以我不知道是什么原因造成了更好的行为.

孙大卫霍姆斯发布了博客文章一对夫妇多年前拥有的Java API的时机非常详细的外观(尤其是System.currentTimeMillis()和System.nanoTime()),当你想使用的,以及它们如何在内部工作.

Hotspot VM内部:时钟,定时器和调度事件 - 第一部分 - Windows

对于具有定时等待参数的API,Java在Windows上使用的计时器的一个非常有趣的方面是,计时器的分辨率可以根据可能已经进行的其他API调用而改变 - 系统范围(不仅仅在特定进程中) .他展示了一个使用Thread.sleep()将导致此分辨率更改的示例.

Answer 4

System.nanoTime()旧JVM不支持.如果这是一个问题,坚持下去currentTimeMillis

关于准确性,你几乎是正确的.在某些Windows机器上,currentTimeMillis()分辨率约为10毫秒(不是50毫秒).我不确定为什么,但有些Windows机器和Linux机器一样准确.

我过去使用GAGETimer取得了一定的成功.

Answer 5

正如其他人所说,currentTimeMillis是时钟时间,由于夏令时,用户更改时间设置,闰秒和互联网时间同步而改变.如果您的应用依赖于单调增加的经过时间值,您可能更喜欢nanoTime.

你可能会认为玩家不会在游戏过程中摆弄时间设置,也许你是对的.但是,不要低估因互联网时间同步或远程桌面用户造成的中断.nanoTime API不受这种破坏的影响.

如果您想使用时钟时间,但避免因互联网时间同步导致的不连续性,您可能会考虑使用诸如Meinberg之类的NTP客户端,它将时钟频率"调整"为零,而不是仅定期重置时钟.

我是根据个人经验说的.在我开发的天气应用中,我随机发生风速峰值.我花了一段时间才意识到我的时基被典型PC上的时钟时间行为所扰乱.当我开始使用nanoTime时,我的所有问题都消失了.对于我的应用,一致性(单调性)比原始精度或绝对精度更重要.

Answer 6

是的,如果需要使用这种精度System.nanoTime(),但要注意您需要Java 5+ JVM.

在我的XP系统上,我看到使用以下代码报告的系统时间至少为100微秒 278 纳秒:

private void test() {
    System.out.println("currentTimeMillis: "+System.currentTimeMillis());
    System.out.println("nanoTime         : "+System.nanoTime());
    System.out.println();

    testNano(false);                                                            // to sync with currentTimeMillis() timer tick
    for(int xa=0; xa<10; xa++) {
        testNano(true);
        }
    }

private void testNano(boolean shw) {
    long strMS=System.currentTimeMillis();
    long strNS=System.nanoTime();
    long curMS;
    while((curMS=System.currentTimeMillis()) == strMS) {
        if(shw) { System.out.println("Nano: "+(System.nanoTime()-strNS)); }
        }
    if(shw) { System.out.println("Nano: "+(System.nanoTime()-strNS)+", Milli: "+(curMS-strMS)); }
    }

Answer 7

对于游戏图形和平滑的位置更新，请使用System.nanoTime()而不是System.currentTimeMillis(). 我在游戏中从 currentTimeMillis() 切换到 nanoTime()，并在运动平滑度方面获得了重大视觉改进。

虽然一毫秒看起来应该已经很精确了，但从视觉上看却并非如此。nanoTime()可以改善的因素包括：

• 低于挂钟分辨率的精确像素定位
• 如果需要的话，能够在像素之间消除锯齿
• Windows 挂钟不准确
• 时钟抖动（挂钟实际向前滴答作响的时间不一致）

正如其他答案所表明的那样，如果重复调用，nanoTime 确实会产生性能成本 - 最好每帧只调用一次，并使用相同的值来计算整个帧。