用JNI实现一个高精度的Java计时器

    在程序中，我们可以用System.currentTimeMillis()来计时，但是精度不高，在我的机子(Pentium M 1.5GHz, WinXP)上，精度小于10ms。通过一个简单的程序，我们可以测试

public static void main(String[] args) {
        long begin = System.currentTimeMillis();
        long current;
        while (begin == (current = System.currentTimeMillis()))
            ;
        System.out.println((current - begin) + " ms");
}

System.currentTimeMillis()大约10ms才变化一次。

   10ms的精度在很多情况下是不够用的，比如开发射击类游戏等等。而PC中自身计时器的精度要高很多，即使是XP提供的计时器也要比Java的System.currentTimeMillis()高太多了。比如用Win32的QueryPerformanceCounter函数，在我的机子上可以得到1ns的精度。计算机越发展，软件利用硬件的程度和效率却越来越差，这一点在Java的身上表现的尤其严重，随着多核CPU的普及，这个问题还要进一步严重。

言归正传，我们来讲怎么利用QueryPerformanceCounter来实现一个native的Java计时器.

package cn.pandaoen.timer;

/**
 * A Timer class uses native methods to measure times.
 *  
 * @author pan
 */
public class Timer {

    private long prev;

    public void reset() {
        prev = QueryPerformanceCounter();
    }

    /**
     * @return the duration in ms from the point of reset()
     */
    public double getDuration() {
        long current = QueryPerformanceCounter();
        return (current - prev) / frequency;
    }

    static final double frequency;

    static native long QueryPerformanceFrequency();

    static native long QueryPerformanceCounter();

    static {
        System.loadLibrary("extension");
        frequency = QueryPerformanceFrequency() / 1000.0;
    }
}

Native的代码

#include "cn_pandaoen_timer_Timer.h"
#include <windows.h>

JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_cn_pandaoen_timer_Timer_QueryPerformanceFrequency(JNIEnv *e, jclass cls)
{
    LARGE_INTEGER frequency;
    QueryPerformanceFrequency(&frequency);
    return (jlong)frequency.QuadPart;
}

JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_cn_pandaoen_timer_Timer_QueryPerformanceCounter(JNIEnv *e, jclass cls)
{
    LARGE_INTEGER counter;
    QueryPerformanceCounter(&counter);
    return (jlong)counter.QuadPart;
}

用法是，在开始点调用的timer.reset(), 结束时调用timer.getDuration()得到所用的时间，单位是ms.一个timer的instance可以多次使用.

下面我们来看看这个计时器都多高的精度。

public class TimerTest {
    public static void main(String[] args) {
        long f = Timer.QueryPerformanceFrequency();
        long p = Timer.QueryPerformanceCounter();
        long c;
        while (p == (c = Timer.QueryPerformanceCounter()))
            ;
        System.out.println(((c - p) * 1000000 / f) + " ns");
    }
}

在同样的系统下，我得到1ns的精度.

这种方法的一个缺点当然是，它现在还只能在下使用，如果有朋友愿意帮忙实现别的系统下的native代码的话，我会非常感谢的。

【责编:Peng】

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