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Thread.sleep()调用后，使用System.nanoTime()测量时间经过的精度会降低。

javaperformancenanotime
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我在这里遇到了一个非常不寻常的问题。似乎调用Thread.sleep(n)（其中n > 0）会导致以下System.nanoTime()调用更不可预测。

下面的代码演示了这个问题。

在我的电脑上运行（rMBP 15" 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（使用VMware Horizon，在Windows 8.1下，版本为1.8.0_60-b27）：

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

然而，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

这恰好是我预期的结果。

很明显，Thread.sleep(1)会影响下面代码的计算。我不知道为什么会这样。有人知道吗？

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while循环中运行一个搜索，每次迭代都会通过调用Thread.sleep()来进行休息。 我想将睡眠时间从运行搜索所需的总时间中排除，因此我使用System.nanoTime()记录开始和结束时间。 但是，正如您在上面注意到的那样，这并不起作用。
有没有方法来解决这个问题？
感谢任何意见！
嗨@TheLima，我明白你的意思。这只是我面临的问题的任意演示。您可以在其中放置尽可能多的代码，您仍然会注意到相同的结果：Thread.sleep（）确实增加了两个System.nanoTime（）调用之间的时间。 - Kheng Boon Pek
您的代码在解释框架中执行。您真的想要测量解释器速度吗？将整个“main”主体移动到单独的方法中，并在循环中调用它100次。连续调用的结果将会有显著不同。 - Tagir Valeev
我已经编辑了原始帖子，添加了与正在进行的工作相关的重要说明；因为没有这些说明，可能会产生混淆，而且确实发生了混淆............并且将startTime和endTime变量移出循环，因为进行那么多不必要的分配应该被视为一种大罪。=P - CosmicGiant
@TheLima如果你发表评论指责原帖作者犯了“大罪”，并且还厚颜无耻地编辑了原帖的代码（不仅是微调或格式化，而是实际上更改了它），那么完全可以公开批评你。 - Andy Turner
@AndyTurner 首先，我确实检查了OP的代码；其次，即使只是一个注释说明他的搜索在哪里执行（我的编辑），OP的代码也缺少关键信息。第三，任何重要的改进都是可以接受的，而“更改”OP的代码，而不是“修复”它通常是不好的。第四，这个问题是由他的代码中的这个问题造成的误解，在OP中已经被修复，并被我删除，所以这里有致命的问题：你到底是在“呼叫我出来”做什么？这会解决什么问题？它将帮助谁？你只是生气吗？ - CosmicGiant
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3个回答
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这是一个复杂的话题，因为JVM使用的计时器高度依赖于CPU和操作系统，并且会随着JVM版本的变化而改变（例如通过使用更新的操作系统API）。虚拟机还可以限制它们传递给客户端的CPU能力，这可能会与裸机设置相比更改选择。
在x86上，RDTSC指令提供了所有时钟中最低的延迟和最好的粒度，但在某些配置下，它可能不可用或不够可靠作为时间源。
在Linux上，您应该检查内核启动消息（dmesg），tsc相关的/proc/cpuinfo标志和选择的/sys/devices/system/clocksource/*/current_clocksource。如果内核默认不使用TSC，则可能有原因。
对于一些历史记录，您可能想阅读以下内容，但请注意，这些文章可能有点过时，TSC的可靠性多年来已经得到了改善。
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我可以提供至少两种可能的原因来解释这种行为：
  1. 省电模式。 在执行繁忙循环时，CPU 运行在其最大性能状态。然而，在 Thread.sleep 之后，它很可能会进入其中一种省电状态，频率和电压降低。在此之后，CPU 不会立即返回到其最大性能状态，这可能需要几纳秒到微秒级别的时间。
  2. 调度。 在由于 Thread.sleep 而取消调度线程之后，该线程将在计时器事件之后再次被调度执行，该事件与用于 System.nanoTime 的计时器可能有关。
在这两种情况下，您无法直接解决这个问题 - 我的意思是 Thread.sleep 也会影响您真实应用程序中的时间。但是，如果测量到的有用工作量足够大，则不准确性将是可以忽略不计的。
需要注意的是：英特尔的速度步进可能需要数百毫秒。英特尔正在研发一种新的更快速的速度步进，以在几毫秒内改变频率。 - Jire
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这些不一致可能不是由Java引起的，而是由不同的操作系统和VMs中的"原子"或系统时钟本身引起的。

根据官方的.nanoTime()文档：

除了保证分辨率至少与currentTimeMillis()相同之外，不做任何保证

来源

...我可以从个人知识中得知，在某些操作系统和VMs中，系统本身不支持"原子"时钟，这对于更高的分辨率是必要的。（我会尽快再次找到这些信息的来源链接...已经过了很长时间。）

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可以查看英文原文，
原文链接