java中的精确计时

Question

如何在 Java 中实现准确的计时？我知道 Thread.sleep() 不准确并导致 InterruptedExceptions。我正在尝试制作一个物理模拟器，并且我想要准确的代码。 到目前为止，这是我的代码：

public class FreeFall() {
    public static void main(String[] args) {
        double height = Double.parseDouble(args[0]);
        double xi = height;
        int counter = 0;
        while (true) {
            height = xi + 9.8 / * counter * counter;
            System.out.println(height);
            counter++;
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

Answer 1

tl;博士

Java 的传统实现不是实时系统。所以你不能指望确定性的性能。

如果您坚持确定性时序，请寻求real-time Java 的实现。

类似问题：Java - alternative to thread.sleep

Thread.sleep

您可以要求以纳秒的分辨率进行睡眠，但由于当前计算机硬件的限制，您可能无法获得。请参阅the other sleep method 将第二个参数用于纳秒。

Thread.sleep( 0L , 300L ) ;  // Ask to sleep 300 nanoseconds.

Thread.sleep 的行为从来都不是确定性可靠的，如下所述。内部 CPU 调度（如乱序执行和超线程）、JVM 的 OS 调度、JVM 对线程的调度、偶尔的垃圾回收等诸多因素都会影响实际的执行时序。因此，除非您转向 real-time Java 实现，否则您永远不能指望可预测的执行。

System.nanoTime

要跟踪经过的时间，请致电System.nanoTime。这具有纳秒级的分辨率，但不太可能精确。截至 2018 年，传统的计算机硬件时钟只能精确到大约微秒，而不是纳秒。这适用于微基准测试（提示：JMH）。 System.nanoTime 与告知当前日期时间无关。返回的数字是来自一些未记录的原始时刻的计数（根据我的经验，自 JVM 启动以来，但不能保证）。 64 位的数字在连续运行几十年后可能会溢出。

long start = System.nanoTime() ; // Just some progressively incrementing number of nanoseconds. NOT the current date-time.
long stop = System.nanoTime() ;
long elapsed = ( stop - start ) ;  // Calculate elapsed time in a resolution as fine as nanoseconds (though not likely precise beyond microseconds).

Instant

要以nanoseconds 的分辨率获取UTC 的当前时刻，请使用java.time.Instant 类。在 Java 8 中，当前时刻只能捕获到毫秒，但在 Java 9 及更高版本中，Clock 中的fresh implementation 可能会提供更精细的分辨率。我看到microseconds 在 macOS Sierra 上的 Oracle JDK 9.0.4 中捕获。

Instant instant = Instant.now() ;  // Capture the current moment in UTC with a resolution of nanoseconds though likely with precision not as fine.

2018-03-16T01:18:54.898583Z

Duration

我建议通常按原样使用Instant 对象。您可以通过isBefore、isAfter 和equals 方法进行比较。要计算经过的时间，请使用Duration.between。

Duration d = Duration.between( instantThen , Instant.now() ) ;  // A span of time not attached to the timeline, with a resolution of nanoseconds.

避免System.currentTimeMillis​()

至于System.currentTimeMillis​()，你可以忘记这个方法。你最好改用Instant。

执行者

至于Timer 和TimerTask，您应该知道这些类现在是遗留的，被添加到Java 5 及更高版本的更复杂的Executor 框架所取代。见the Oracle Tutorial。

实时 Java

即使使用 Executors，您也不能期望在执行过程中获得精确的瞬间准确性。主机操作系统控制 JVM 的调度，其性能可能会有所不同。在 JVM 中，线程是动态调度的，它们的性能可能会有所不同。特别是，垃圾收集可能会影响特定时刻的性能。

如果您想要确定的执行时间，您需要获得real-time Java 的实现。 Java 的传统实现，例如 Oracle JDK 和 OpenJDK，肯定是不是real-time systems。

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关于java.time

java.time 框架内置于 Java 8 及更高版本中。这些类取代了麻烦的旧 legacy 日期时间类，例如 java.util.Date、Calendar 和 SimpleDateFormat。

Joda-Time 项目现在位于maintenance mode，建议迁移到java.time 类。

要了解更多信息，请参阅Oracle Tutorial。并在 Stack Overflow 上搜索许多示例和解释。规格为JSR 310。

您可以直接与您的数据库交换 java.time 对象。使用符合JDBC 4.2 或更高版本的JDBC driver。不需要字符串，不需要java.sql.* 类。

从哪里获得 java.time 类？

• Java SE 8、Java SE 9 及更高版本
  • 内置。
  • 标准 Java API 的一部分，带有捆绑实现。
  • Java 9 添加了一些小功能和修复。
• Java SE 6 和 Java SE 7
  • 大部分 java.time 功能都在ThreeTen-Backport 中向后移植到 Java 6 和 7。
• Android
  • java.time 类的 Android 捆绑包实现的更高版本。
  • 对于早期的 Android (ThreeTenABP 项目采用 ThreeTen-Backport（如上所述）。见How to use ThreeTenABP…。

ThreeTen-Extra 项目通过附加类扩展了 java.time。该项目是未来可能添加到 java.time 的试验场。您可以在这里找到一些有用的类，例如Interval、YearWeek、YearQuarter 和more。

Answer 2

您可能想要利用时间戳，利用 System.currentTimeMillis()，这将为您提供自 1970 年 1 月 1 日以来经过的毫秒数。

在您的物体开始下落时记录时间戳。然后，在您的循环中，您可以获取表示当前时间的时间戳。从currentTime 中减去startTime，您将得到准确的毫秒数。例如，您可以据此计算在给定恒定速度的情况下，您的对象在这段时间内应该下降多远。

这种方法的好处在于，无论您是在快速还是慢速处理器上运行都无关紧要，因为您的时间戳反映了时间的实际流逝与循环的迭代次数。

Answer 3

对于 Java 8 及更高版本 - 您可以使用 java.time 库 它有日期时间类

日期 -

  //To create a new date
LocalDate ld =  LocalDate.Of(2018,March,26);
   //To print current date
LocalDate.now();

为了时间-

 //To create a new time
LocalTime lt = LocalTime.Of(11,22);
   //To print current time
Local time.now();

对于日期和时间 -

   //To create a new date time
LocalDateTime ldt = LocalDateTime.Of(2018,March,26,11,22);
   //To print current date time
LocalDateTime.now();

注意：请注意这些事情- - 这些类仅在 Java 8 及更高版本中可用。 - 这些类有私有构造函数，所以你不能实例化它们 -Of 是一个静态方法，因此使用类名调用 - 这些类是不可变的，因此您需要创建的任何更新都将保存到新对象中