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JDK8 的时间精度

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在 Zipkin 的客户端实现中，Brave 使用了一种比较特别的方式。还记得我们上次在讲 PendingSpans 得时候留下的坑吗?

package brave.internal.recorder;
 
public final class PendingSpans extends ReferenceQueue<TraceContext> {
  public PendingSpan getOrCreate(TraceContext context, boolean start) {
    if (context == null) throw new NullPointerException("context == null");
    reportOrphanedSpans();
    PendingSpan result = delegate.get(context);
    if (result != null) return result;
 
    MutableSpan data = new MutableSpan();
    if (context.shared()) data.setShared();
 
    // 通常在创建一个新的Spand的时候，他的parentSpan应该会在执行状态
    // 那么Brave为了节约计算时间的额外损耗，这里会首先获取这个context的父级
    TickClock clock = getClockFromParent(context);
    // 如果无法获取到父级，一般可能是这是一个新的Span，或者是父级的Span已经被回收了
    if (clock == null) {
      clock = new TickClock(this.clock.currentTimeMicroseconds(), System.nanoTime());
      if (start) data.startTimestamp(clock.baseEpochMicros);
    } else if (start) {
      data.startTimestamp(clock.currentTimeMicroseconds());
    }
    PendingSpan newSpan = new PendingSpan(data, clock);
    PendingSpan previousSpan = delegate.putIfAbsent(new RealKey(context, this), newSpan);
    if (previousSpan != null) return previousSpan; // lost race
 
    if (trackOrphans) {
      newSpan.caller =
        new Throwable("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " allocated span here");
    }
    return newSpan;
  }
}

这里的TickClock是很有讲究的，一般在JDK9以前，Java中是无法获取到微秒级别的绝对时间精度的。比如在JDK8中，通过System.nanoTime()得到的时间只能用于计算相对时间，它的返回值并不能与任何真实时间挂钩。比如Oracle官方给出的案例，

 long startTime = System.nanoTime();
 // … the code being measured …
 long estimatedTime = System.nanoTime() - startTime;

可以被用于计算相对时间，能够达到纳秒的精度。而这里Brave采用了一个非常巧妙的方式，从TickClock中可以看到，

package brave.internal.recorder;
 
import brave.Clock;
 
final class TickClock implements Clock {
  final long baseEpochMicros;
  final long baseTickNanos;
 
  TickClock(long baseEpochMicros, long baseTickNanos) {
    // 基准绝对时间，单位us
    this.baseEpochMicros = baseEpochMicros;
    // 基准相对时间，单位ns
    this.baseTickNanos = baseTickNanos;
  }
 
  @Override public long currentTimeMicroseconds() {
    // 在计算当前时间的时候，会通过当前的nanoTime() - 基准相对时间，
    // 再加上 基准绝对时间 就可以计算得到当前的时间，其中流逝的时间精度为纳秒
    return ((System.nanoTime() - baseTickNanos) / 1000) + baseEpochMicros;
  }
 
  @Override public String toString() {
    return "TickClock{"
      + "baseEpochMicros=" + baseEpochMicros + ", "
      + "baseTickNanos=" + baseTickNanos
      + "}";
  }
}

由于这里流逝的时间精度为纳秒，可以很好的满足Span中Duration计时的时间精度。但这里baseEpochMicros的时间精度则是取决于JDK的版本。

我们首先看一下Brave中Clock这个接口，

package brave;
 
// FunctionalInterface except Java language level 6
public interface Clock {
  // 是一个FunctionalInterface，只有一个方法
  long currentTimeMicroseconds();
}

Brave中把一些平台相关的功能都放到了Platform这个类里面。

package brave.internal;
public abstract class Platform {
…
  public Clock clock() {
    return new Clock() {
      // <= JDK8
      @Override public long currentTimeMicroseconds() {
        return System.currentTimeMillis() * 1000;
      }
 
      @Override public String toString() {
        return "System.currentTimeMillis()";
      }
    };
  }
    static class Jre9 extends Jre7 {
    @IgnoreJRERequirement @Override public Clock clock() {
      // JDK9+
      return new Clock() {
        // we could use jdk.internal.misc.VM to do this more efficiently, but it is internal
        @Override public long currentTimeMicroseconds() {
          java.time.Instant instant = java.time.Clock.systemUTC().instant();
          return (instant.getEpochSecond() * 1000000) + (instant.getNano() / 1000);
        }
 
        @Override public String toString() {
          return "Clock.systemUTC().instant()";
        }
      };
    }
 
    @Override public String toString() {
      return "Jre9{}";
    }
  }
}
  • 默认JDK8及以下版本直接使用System.currentTimeMillis() * 1000，则精度为毫秒
  • JDK9及以上版本使用Instant来计算得到微秒精度的时间。

The range of an instant requires the storage of a number larger than a long. To achieve this, the class stores a long representing epoch-seconds and an int representing nanosecond-of-second, which will always be between 0 and 999,999,999. The epoch-seconds are measured from the standard Java epoch of 1970-01-01T00:00:00Z where instants after the epoch have positive values, and earlier instants have negative values. For both the epoch-second and nanosecond parts, a larger value is always later on the time-line than a smaller value.

根据官方文档，Instant使用的是epoch-seconds+nanosecond-of-second来表示当前时间，可以达到纳秒的精度。如此也就可以理解上述的TickClock了。

参考

分析时钟实现

Graph View