java中的时间同步

Question

在 for 循环中，我通过检索和处理车辆信息来控制基于模拟步骤的交通模拟器 SUMO。为了确保我的程序“实时”模拟（1 个模拟步骤 = 1 秒），我想在处理阶段之后让我的程序休眠，直到下一个时间步骤开始。为了获得更好的结果，我正在根据最初采用的参考时间戳计算时间戳。

循环如下所示：

    System.out.println("start of traffic simulation ...");

    for (int i = 0; i < stepCount; i++)
    {
        System.out.println("step: " + i);

        // set before timeStamp
        beforeTimeStamp = System.currentTimeMillis();

        if (firstStep)
        {
            // get reference timeStamp
            referenceTimeStamp = beforeTimeStamp;
            firstStep = false;
        }
        else
        {
            // get next vehicleVector
            vehicleVector = masterControl.traCIclient.simulateStep();
        }

        // process vehicleVector

        // set after timeStamp
        afterTimeStamp = System.currentTimeMillis();

        processingTime = afterTimeStamp - beforeTimeStamp;

        // calculate sleepTime
        sleepTime = referenceTimeStamp + ((i + 1) * 1000) - afterTimeStamp;

       // sleep for sleepTime ms
       Thread.sleep(sleepTime);
    }

    System.out.println("end of traffic simulation ..."); 

这是一些变量的输出：

步数：0 前时间戳 1252317242565 参考时间：1252317242565 处理时间：394 测试时间：1252317243565 后时间戳 1252317242959 睡眠时间：606 第1步 前时间戳 1252317242961 处理时间：665 测试时间：1252317244565 后时间戳 1252317243626 睡眠时间：939（预计：1000 - 665 = 335）

如您所见，睡眠时间仅适用于第一个模拟步骤。我不知道我在这里可能出了什么问题。有人有想法吗？

BR，

马库斯

Answer 1

您无法在使用标准 Java 时准确睡上一段时间，因为 Java 不提供关于线程调度的绝对保证。 Java 会受到操作系统分配 CPU 时间的影响，并且您的程序将受到不可预测的垃圾收集暂停的影响。

如果您确实需要可预测的执行，那么您需要查看realtime-specification for Java。 这显然是矫枉过正！

您可以使用java.util.concurrent 包中的ScheduledExecutorService 定期执行任务（通过休眠一段时间或以特定速率执行）。用法：

import static java.util.concurrent.*

Executors.newSingleThreadScheduledExecutor().scheduleAtFixedRate(task, 0, 1, TimeUnit.SECONDS)

但这并不准确（参见JavaDoc）：

但请注意，由于网络时间同步协议、时钟漂移或或其他因素，相对延迟的到期不必与启用任务的当前日期一致>

（强调我的）

Answer 2

为什么不为1000 - processingTime 睡觉呢？这将是您最接近正确答案的地方。

您的解决方案仅适用于第一步，因为它仅适用于第一步。您假设您将在referenceTime + (step * 1000) 开始处理每个步骤，但您没有考虑开销（线程休眠、打印、垃圾收集）。 打印出referenceTimeStamp + ((i + 1) * 1000) - beforeTimeStamp 看看我的意思

Answer 3

从 Java 5 开始，Java 中有一个简单的标准解决方案。

看看ScheduledExecutorService。

它看起来像这样：

        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        service.scheduleAtFixedRate(new MyCode(), 0, 1, TimeUnit.SECONDS);

MyCode类实现runnable接口，每秒执行一次。

这不是实时保证，但对于您的情况应该足够了。

Answer 4

正如others 强调的那样，您应该休眠 1000 - 处理时间。

忽略 Java SE 不提供实时平台的事实（因此您不会获得精确度），我可能会看看 Timer 类，尤其是 Timer.scheduleAtFixedRate()，它将定期安排任务。

Answer 5

您确定输出来自同一个程序吗？查看内联突出显示的差异，

step:   0                                                                                                         
beforeTimeStamp 1252317242565                                                                                   
reference time: 1252317242565                                                                                   
processing time: 394                                                                                            
test time: 1252317243565                                                                                        
afterTimeStamp 1252317242959                                                                                    
sleepTime: 606 #### It didn't sleep this long at all
step: 1                                                                                                         
beforeTimeStamp 1252317242961 #### This is only 2ms from last afteTimeStamp                                                                                 
processing time: 665                                                                                            
test time: 1252317244565                                                                                        
afterTimeStamp 1252317243626                                                                                    
sleepTime: 939 (exspected: 1000 - 665 = 335)  #### This is to make up the deficit from last sleep                                                                                                

拳头睡眠中有 604 (606-2) 不足。所以 939 (335 + 604) 是第二个循环的正确睡眠时间。

Java 的 sleep 不准确，但不可能有这么远。我认为要么您在调试器中中断程序，要么代码与输出不匹配。