Question

我自己和我这个时代的另一位开发人员最近从一台Core 2 Duo机器搬到了新的Core 2 Quad 9505;两者都使用JDK 1.6.0_18运行Windows XP SP3 32位。

这样做后，我们对一些时序/统计/指标聚合代码的自动单元测试立即开始失败，因为看起来似乎是从System.nanoTime（）返回的荒谬值。

在我的机器上可靠地显示此行为的测试代码是：

import static org.junit.Assert.assertThat;

import org.hamcrest.Matchers;
import org.junit.Test;

public class NanoTest {

  @Test
  public void testNanoTime() throws InterruptedException {
    final long sleepMillis = 5000;

    long nanosBefore = System.nanoTime();
    long millisBefore = System.currentTimeMillis();

    Thread.sleep(sleepMillis);

    long nanosTaken = System.nanoTime() - nanosBefore;
    long millisTaken = System.currentTimeMillis() - millisBefore;

    System.out.println("nanosTaken="+nanosTaken);
    System.out.println("millisTaken="+millisTaken);

    // Check it slept within 10% of requested time
    assertThat((double)millisTaken, Matchers.closeTo(sleepMillis, sleepMillis * 0.1));
    assertThat((double)nanosTaken, Matchers.closeTo(sleepMillis * 1000000, sleepMillis * 1000000 * 0.1));
  }

}

典型输出：

millisTaken=5001
nanosTaken=2243785148

运行100x会产生纳米结果，占实际睡眠时间的33％到60％;通常只有40％左右。

我理解Windows中计时器准确性的弱点，并阅读了Is System.nanoTime() consistent across threads?之类的相关主题，但我的理解是System.nanoTime（）的目的正是为了我们正在使用的目的： - 测量经过的时间;比currentTimeMillis（）更准确。

有谁知道为什么它会返回如此疯狂的结果？这可能是硬件架构问题（唯一重要的是这台机器上的CPU /主板）？ Windows HAL与我当前的硬件有问题？一个JDK问题？我应该放弃nanoTime（）吗？我应该在某处记录错误，还是有关我如何进一步调查的任何建议？

更新19/07 03:15 UTC ：在尝试下面的finnw测试用例之后，我做了一些谷歌搜索，遇到bugid:6440250之类的条目。它还让我想起了周五晚些时候我注意到的一些其他奇怪的行为，其中ping是负面的。所以我将 / usepmtimer 添加到我的boot.ini中，现在所有的测试都按预期运行。我的ping也是正常的。

我有点困惑为什么这仍然是一个问题;从我的阅读中我认为TSC vs PMT问题在Windows XP SP3中基本得到了解决。可能是因为我的机器最初是SP2，并且被修补到SP3而不是最初安装为SP3？我现在也想知道是否应该安装像MS KB896256那样的补丁。也许我应该在企业桌面构建团队中解决这个问题？

Answer 1

通过在 C：\ boot的末尾添加 / usepmtimer ，解决了问题（对于nanoTime（）在多核系统上的适用性有一些公开的怀疑！）。 ini 字符串;强制Windows使用电源管理计时器而不是TSC。这是一个悬而未决的问题，为什么我需要这样做，因为我在XP SP3上，因为我知道这是默认设置，但也许是因为我的机器被修补到SP3的方式。

Answer 2

在我的系统上（Windows 7 64位，Core i7 980X）：

nanosTaken=4999902563
millisTaken=5001

System.nanoTime（）使用特定于操作系统的调用，因此我预计您的Windows /处理器组合中会出现错误。

Answer 3

您可能想要阅读其他堆栈溢出问题的答案：Is System.nanoTime() completely useless?。

总之，看起来nanoTime依赖于可能受多个核心CPU存在影响的操作系统定时器。因此，nanoTime在OS和CPU的某些组合上可能没那么有用，在您打算在多个目标平台上运行的可移植Java代码中使用它时应该小心。网上似乎有很多关于这个主题的抱怨，但对一个有意义的替代方案没有多少共识。

Answer 4

很难判断这是一个错误还是内核之间的正常计时器差异。

您可以尝试的实验是使用本机调用来强制线程在特定核心上运行。

另外，为了排除电源管理效果，请尝试在循环中旋转以替代sleep()：

import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.NativeLong;
import com.sun.jna.platform.win32.Kernel32;
import com.sun.jna.platform.win32.W32API;

public class AffinityTest {

    private static void testNanoTime(boolean sameCore, boolean spin)
    throws InterruptedException {
        W32API.HANDLE hThread = kernel.GetCurrentThread();
        final long sleepMillis = 5000;

        kernel.SetThreadAffinityMask(hThread, new NativeLong(1L));
        Thread.yield();
        long nanosBefore = System.nanoTime();
        long millisBefore = System.currentTimeMillis();

        kernel.SetThreadAffinityMask(hThread, new NativeLong(sameCore? 1L: 2L));
        if (spin) {
            Thread.yield();
            while (System.currentTimeMillis() - millisBefore < sleepMillis)
                ;
        } else {
            Thread.sleep(sleepMillis);
        }

        long nanosTaken = System.nanoTime() - nanosBefore;
        long millisTaken = System.currentTimeMillis() - millisBefore;

        System.out.println("nanosTaken="+nanosTaken);
        System.out.println("millisTaken="+millisTaken);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("Sleeping, different cores");
        testNanoTime(false, false);
        System.out.println("\nSleeping, same core");
        testNanoTime(true, false);
        System.out.println("\nSpinning, different cores");
        testNanoTime(false, true);
        System.out.println("\nSpinning, same core");
        testNanoTime(true, true);
    }

    private static final Kernel32Ex kernel =
        (Kernel32Ex) Native.loadLibrary(Kernel32Ex.class);

}

interface Kernel32Ex extends Kernel32 {
    NativeLong SetThreadAffinityMask(HANDLE hThread, NativeLong dwAffinityMask);
}

如果根据核心选择得到非常不同的结果（例如，在同一核心上为5000毫秒但在不同核心上为2200毫秒），这表明问题只是核心之间的自然定时器变化。

如果你因睡眠与旋转而得到非常不同的结果，那很可能是因为电源管理会降低时钟速度。

如果四个结果的 none 接近5000毫秒，则可能是一个错误。

为什么我的System.nanoTime（）坏了？

4 个答案: