如何比较两个纳米时间值？ [javadoc 混乱]答案

【问题标题】：How to compare two nano time values? [javadoc confusion]如何比较两个纳米时间值？ [javadoc 混乱]
【发布时间】：2016-03-03 23:17:43
【问题描述】：

我已经阅读了System.nanoTime() 的 javadoc，一切似乎都很清楚。直到我到达最后一段：

比较两个 nanoTime 值

long t0 = System.nanoTime();

...

long t1 = System.nanoTime();

应该使用 t1 - t0

有两点我不清楚：

如果t1 在t0 之后被占用，为什么还要检查t1 < t0？我的理解是纳米时间总是在增加。所以，我宁愿检查t1 > t0。
假设这是一个错字，他们的意思是正确的检查是t1 - t0 > 0。我仍然不明白为什么这是正确的检查方式而不是t1 > t0。他们提到了数字溢出，我不太明白他们的意思。关于数值溢出，这里有提到：

由于数值溢出，超过大约 292 年（2^63 纳秒）的连续调用的差异将无法正确计算经过的时间。

好的，所以由于纳米时间是作为长值存储的，所以最终会在 292 年之后溢出。接下来会发生什么？它是否从头开始，即最低的负值-2 ^ 63？还是它总是停止测量并返回 (2^63 - 1)？

【问题讨论】：

数值溢出总是一样的。例如Integer.MAX_VALUE + 1 = Integer.MIN_VALUE.
这也只是一种解决方法...... 584 年后，即使 t1-t0<0 也不再适用；）
@ferrybig，这不是真的。正如 Javadoc 所指出的，纳米时间使用与系统时间无关的固定原始时间，并且在 JVM 终止之前不会改变。随系统时钟变化的是 System.currentTimeMillis() 。仅当此处的大多数答案中已解释的数字溢出时，纳米时间才会返回“较早”的时间。

标签： java time comparison integer-overflow

【解决方案1】：

您是对的，您引用的文档部分似乎有些混乱。

但是，重要的文档部分是：

此方法只能用于测量经过的时间，与系统或挂钟时间的任何其他概念无关。返回的值表示自某个固定但任意的原始时间（可能在将来，因此值可能为负）以来的纳秒。在 Java 虚拟机实例中，此方法的所有调用都使用相同的来源；其他虚拟机实例可能使用不同的来源。

（重点由我添加。）

这意味着您无法保证您的代码不会在产生的 long 值碰巧从正值变为负值时运行。

没有什么可以保证这会在 300 年后发生，它可能会在今天发生。

目前，我的 JVM 返回一些数字，例如 3496793269188，但如果它愿意，它可能会返回一些非常接近 9223372036854775807 的数字（即Long.MAX_VALUE），这将使得从正面到负面的翻转迫在眉睫。

所以，你应该采取一切必要的预防措施。

【讨论】：

Long.compare(t0, t1) 对溢出没有任何作用。
@user2357112 O_O 你是对的，我认为它有，但事实证明它没有，现在想起来，它不能。呸！我不知道为什么我不得不提到它。我现在就删除它。
这个答案以及其他解释溢出算法的答案帮助了我，现在一切都清楚了。谢谢:)

【解决方案2】：

好吧，javadoc 说的是实话。考虑这样的例子：

        long t0 = Long.MAX_VALUE;
        long t1 = Long.MIN_VALUE;

        System.out.println(t1 < t0);
        System.out.println(t1 - t0 < 0);

它会给你

true
false

虽然在数学上这两个表达式都是正确的。但在我们的例子中，我们知道，time 的负值意味着它被溢出，因此它应该真的大于然后是正数。

【讨论】：

【解决方案3】：

当 t1 在 t0 之后（t1

如果读取的无符号数大于有符号的正数，则更基本的负数：https://en.wikipedia.org/wiki/Signed_number_representations 和

【讨论】：

【解决方案4】：

让我从你问题的结尾开始。是的，如果值大于 2^63-1，值将溢出。溢出的常见实现是存储结果的最低可表示位； value 将 wrap（您可以在我的帖子底部看到关于溢出的信息以供参考）

序列如：2^63-2, 2^63-1, -2^63, -(2^63-1) ...

现在回顾 Javadoc，我同意关于使用比较的解释令人困惑，我们自然会尝试比较 t1 > t0 以验证 t1 是否发生在 t0 之后。 你说对了一部分。虽然我不认为这是一个错字，但没有正确解释。我觉得应该说：

对于t0 和t1 两个值（其中t1 在t0 之后捕获），您不应使用t1 < t0（检查false）而应使用t1 - t0 < 0，同样您不应使用@987654331 @（检查true）而是t1 - t0 > 0

或者将其形式化：

对于两个 'nano' 值 t0 和 t1，其中 t1 在 t0 之后捕获，以下表示：(t1 - t0 > 0) == true 只要t1 和t0 是

为什么？因为即使t1 溢出（所以它是负数），结果t1 - t0 也会是负数但是，它会小于-2^64 并且它会“溢出”到正值！强>。

只要满足t0 和t1 之间的距离条件，这就是成立的！如果距离大于 2^64 例如：对于t0 = 1; t1 = -(2^64-2)，减法结果将是：t1 - t0 = -(2^64-1)，因此指定条件（t1 - t0 > 0）将给出不正确的结果。

对吗？:)

溢出时

为了便于解释，lats 假设使用 8 位存储的类型（而不是 long 使用的 64 位），因此二进制到十进制表示为：

0000 0000 => 0
0000 0001 => 1 (2^0)
0000 0010 => 2 (2^1 + 2^0)
...
1111 1111 => 255 (2^7 + 2^6 + ... + 2^1)

现在下一个数字自然是你要加 1 的时候。将 1 加到二进制 1111 1111 将产生 1 0000 0000

(1) 0000 0000 => -256 !!! 通常位置 8 上的溢出位将代表一个（负权重）符号位

first following value is adding 1 to most-right position 
(1) 0000 0001 => -256 + 2^0 = -255
(1) 0000 0010 => -256 + 2^1 = -254
(1) 0000 0011 => -256 + 2^1 + 2^1 = -253
...

你得到了图片

这源于依赖二进制值的底层硬件注册表实现。例如，您可以在此处阅读更详细的说明：http://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-2/binary-overflow/

【讨论】：