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，我根据最初采用的参考时间戳来计算时间戳。

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：

step:   0                                                                                                         
beforeTimeStamp 1252317242565                                                                                   
reference time: 1252317242565                                                                                   
processing time: 394                                                                                            
test time: 1252317243565                                                                                        
afterTimeStamp 1252317242959                                                                                    
sleepTime: 606                                                                                                  
step: 1                                                                                                         
beforeTimeStamp 1252317242961                                                                                   
processing time: 665                                                                                            
test time: 1252317244565                                                                                        
afterTimeStamp 1252317243626                                                                                    
sleepTime: 939 (exspected: 1000 - 665 = 335)                                                                                                  

如您所见，睡眠时间仅对于第一个模拟步骤是正确的。我不知道我在这里会出什么问题。有人有想法吗？

BR，

马库斯

Answer 1

使用标准 Java 无法休眠精确的时间，因为 Java 不提供有关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垃圾收集暂停的影响，这是不可预测的。

如果您确实需要可预测的执行，那么您需要查看Java 实时规范。 这显然是多余的！

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

import static java.util.concurrent.*

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

但这不准确（请参阅JavaDoc）：

但请注意，由于网络时间同步协议、时钟漂移或其他因素，相对延迟的到期时间不必与任务启用的当前日期一致 >

（强调矿）

Answer 2

为什么不休眠 1000 -processingTime ？这将是您能得到的最接近正确答案的结果。

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 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。

请查看 ScheduledExecutorService.

它看起来像这样：

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

其中 MyCode 类实现了 runnable 接口并且每秒执行一次。

这不是实时保证，但对于您的情况来说应该足够了。

Answer 4

正如 其他人所强调的，您应该休眠 1000 处理时间。

忽略 Java SE 不提供实时平台（因此您无法获得精确度）这一事实，我也许会看一下 Timer 类，特别是 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？请参阅内嵌突出显示的差异，

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                                                                                                

拳头睡眠中存在 604 (606-2) 缺陷。因此 939 (335 + 604) 是第二个循环的正确睡眠时间。

Java的sleep并不准确，但也不可能相差这么远。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。