Windows XP與Windows 7的Java計時準確性

Question

我有一個奇怪的問題 - 我希望有人能向我解釋發生了什麼事以及可能的解決方法。我在Java中實現了一個Z80內核，並試圖通過在單獨的線程中使用java.util.Timer對象來減慢速度。

基本設置是我有一個線程運行一個執行循環，每秒50次。在這個執行循環中，執行多個循環，然後調用wait（）。外部定時器線程將每20ms調用Z80對象的notifyAll（），模擬3.54 MHz（ish）的PAL Sega主系統時鐘頻率。

我上面描述的方法在Windows 7上完美工作（嘗試兩臺機器），但我也嘗試過兩臺Windows XP機器，並且在它們兩個上，Timer對象似乎都以大約50％左右的頻率過度睡着。這意味着一秒鐘的模擬時間實際上在Windows XP機器上花費大約1.5秒左右。

我曾嘗試使用Thread.sleep（）而不是Timer對象，但這具有完全相同的效果。我意識到大多數操作系統的時間粒度不會超過1毫秒，但我可以忍受999毫秒或1001毫秒，而不是1000毫秒。我無法忍受的是1562ms - 我只是不明白爲什麼我的方法可以在較新版本的Windows上正常工作，但不是舊版本 - 我已經研究了中斷週期等，但似乎沒有已經開發了一種解決方法。

任何人都可以請告訴我這個問題的原因和建議的解決方法？非常感謝。

更新：下面是一個小程序，我建表現出同樣的問題的完整代碼：

import java.util.Timer; 
import java.util.TimerTask; 

public class WorkThread extends Thread 
{ 
    private Timer timerThread; 
    private WakeUpTask timerTask; 

    public WorkThread() 
    { 
     timerThread = new Timer(); 
     timerTask = new WakeUpTask(this); 
    } 

    public void run() 
    { 
     timerThread.schedule(timerTask, 0, 20); 
     while (true) 
     { 
     long startTime = System.nanoTime(); 
     for (int i = 0; i < 50; i++) 
     { 
      int a = 1 + 1; 
      goToSleep(); 
     } 
     long timeTaken = (System.nanoTime() - startTime)/1000000; 
     System.out.println("Time taken this loop: " + timeTaken + " milliseconds"); 
     } 
    } 

    synchronized public void goToSleep() 
    { 
     try 
     { 
     wait(); 
     } 
     catch (InterruptedException e) 
     { 
     System.exit(0); 
     } 
    } 

    synchronized public void wakeUp() 
    { 
     notifyAll(); 
    } 

    private class WakeUpTask extends TimerTask 
    { 
     private WorkThread w; 

     public WakeUpTask(WorkThread t) 
     { 
      w = t; 
     } 

     public void run() 
     { 
      w.wakeUp(); 
     } 
    } 
} 

所有主類所做的就是創建和啓動這些工作線程之一。在Windows 7上，此代碼產生大約999ms到1000ms的時間，這非常好。然而，在Windows XP上運行相同的jar會產生大約1562ms到1566ms的時間，這是在我測試過的兩臺獨立的XP機器上。他們都運行Java 6更新27

我覺得這個問題正在發生，因爲定時器沉睡了20毫秒（相當小的值） - 如果我塞子所有單個第二的執行環插入等待觀望（） - notifyAll（）循環，這會產生正確的結果 - 我敢肯定，看到我想要做什麼的人（以50fps模擬世嘉主系統）會看到這不是一個解決方案 - 但它不會給出交互式響應時間，每50次跳過49次。正如我所說，Win7可以很好地處理這個問題。很抱歉，如果我的代碼太大:-(

Answer 1

任何人都可以告訴我這個問題的原因和建議的解決方法？

您看到的問題可能與clock resolution有關。一些操作系統（Windows XP及更早版本）因睡眠過多和緩慢等待/通知/休眠（一般中斷）而臭名昭着。與此同時，其他操作系統（我見過的每一個Linux）都非常適合在指定時間內返回控制。

解決方法？對於短時間，請使用實時等待（繁忙循環）。長時間睡眠的時間比你真正想要的要少，然後等待剩下的時間。

Answer 2

我會放棄TimerTask，只需使用一個繁忙的循環：

long sleepUntil = System.nanoTime() + TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(20); 
while (System.nanoTime() < sleepUntil) { 
    Thread.sleep(2); // catch of InterruptedException left out for brevity 
} 

兩週毫秒的延遲使主機操作系統足夠的時間來對其他的東西工作（而且你很可能是在多核上），其餘的程序代碼要簡單得多

如果硬編碼的兩毫秒是一個鈍的儀器太多，你可以計算所需的睡眠時間和使用Thread.sleep(long, int)過載。

Answer 3

您可以在Windows XP上設置計時器分辨率。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dd757624%28v=vs.85%29.aspx

由於這是一個系統範圍的設置，你可以使用一個工具來設置分辨率，使您可以驗證這是否是你的問題。

嘗試了這一點，看看它是否幫助：http://www.lucashale.com/timer-resolution/

您可能會看到新版本的Windows更好的時機，因爲在默認情況下，新版本可能有更嚴格的時序。另外，如果您正在運行Windows Media Player等應用程序，則會提高計時器分辨率。所以如果你在運行你的模擬器時碰巧聽到一些音樂，你可能會得到很棒的時間。