浅析libuv源码-获取精确时间
在Timer模块中有提到,libuv控制着延迟事件的触发,那么必须想办法精确控制时间。
如果是JS,获取当前时间可以直接通过Date.now()得到一个时间戳,然后将两段时间戳相减得到时间差。一般情况下当然没有问题,但是这个方法并不保险,因为本地计算机时间可以修改。
libuv显然不会用这么愚蠢的办法来计算时间,C++内部有更为精妙的方法来处理这个事。
首先在上一节中,一个简单的事件轮询代码如下:
int main() {
uv_loop_t *loop = uv_default_loop();
uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}
这里的uv_default_loop会生成一个默认的静态对象,负责管理事件轮询,而这个对象有一个属性,则负责记录当前的时间,如下:
/* The current time according to the event loop. in msecs. */
uint64_t time;
简单讲就是记录当前这一轮事件开始处理的时间,单位为毫秒。
在初始化之后,就会执行uv_run来开始事件轮询了,因为这节只讲时间,所以省略无关代码,如下:
int uv_run(uv_loop_t *loop, uv_run_mode mode) {
// ...
// 查询是否有未处理事件
r = uv__loop_alive(loop);
if (!r)
// 表示处理完一轮事件 更新时间
uv_update_time(loop); // 如果有未处理事件
while (r != && loop->stop_flag == ) {
// 这里也会更新时间
uv_update_time(loop);
// ...
}
}
可见,每次轮询时都会更新时间,方法就是那个uv_update_time,源码如下:
void uv_update_time(uv_loop_t* loop) {
// 返回一个时间
uint64_t new_time = uv__hrtime();
// 检测数据合法性并赋值
assert(new_time >= loop->time);
loop->time = new_time;
} uint64_t uv__hrtime(double scale) {
LARGE_INTEGER counter; if (hrtime_interval_ == ) {
return ;
} if (!QueryPerformanceCounter(&counter)) {
return ;
} return (uint64_t)((double)counter.QuadPart * hrtime_interval_ * scale);
}
上面的方法通过一些计算,会返回一个类似于时间戳的长整数。
C++的方法都比较简单,首先看一下hrtime_interval_,从名字可以看出这是一个代表频率的数字,相关的定义和设置代码如下:
/* Interval (in seconds) of the high-resolution clock. */
static double hrtime_interval_ = ; /*
* One-time initialization code for functionality defined in util.c.
*/
void uv__util_init(void) {
LARGE_INTEGER perf_frequency; /* 加锁 不管这个 */
InitializeCriticalSection(&process_title_lock); /* Retrieve high-resolution timer frequency
* and precompute its reciprocal.
*/
if (QueryPerformanceFrequency(&perf_frequency)) {
hrtime_interval_ = 1.0 / perf_frequency.QuadPart;
}
else {
hrtime_interval_ = ;
}
}
该值的初始化为0,然后会通过某个计算尝试重新赋值。
这里需要介绍一下两个windowsAPI: QueryPerformanceFrequency 与 QueryPerformanceCounter 。
定义非常简单,字面理解一个是系统性能频率,一个是系统性能计数器,具体讲,第一个会返回当前操作系统每秒钟会统计多少次,第二个返回当前已经统计的次数(类似于时间戳从1970年开始,这个应该也有一个参照物),依赖于硬件支持,如果不支持会返回0。
可以通过一个简单的案例来理解这两个API,测试代码如下:
int main() {
LARGE_INTEGER m;
LARGE_INTEGER n1;
LARGE_INTEGER n2;
// 获取每秒钟统计的次数
QueryPerformanceFrequency(&m);
for (int i = ; i < ; i++) {
// 获取当前的统计次数
QueryPerformanceCounter(&n1);
// zzz...线程等待一秒
Sleep();
// 获取一秒后统计次数
QueryPerformanceCounter(&n2);
// 计算sleep方法实际时间
cout << "过去了" << (double)(n2.QuadPart - n1.QuadPart) / (double)m.QuadPart << "秒" << endl;
}
return ;
}
执行后输出如下:
可见,系统的1秒钟实际上并不十分精确。
回到hrtime_interval_的定义:
hrtime_interval_ = 1.0 / perf_frequency.QuadPart;
很容易知道这里返回的是系统每计数一次所需要的时间。
然后可以理解uv_hrtime方法具体的返回:
uint64_t uv__hrtime(double scale) {
LARGE_INTEGER counter;
// 如果硬件不支持 返回0
if (hrtime_interval_ == ) {
return ;
}
// 获得当前计数
if (!QueryPerformanceCounter(&counter)) {
return ;
}
// 返回当前计数所花费的时间 默认为秒scale(1000)转换为毫秒
return (uint64_t)((double)counter.QuadPart * hrtime_interval_ * scale);
}
由于 QueryPerformanceFrequency 与 QueryPerformanceCounter 并不依赖于本地时间,所以计算得到的数值可以保证绝对安全。
不过,这个数字的计算方式,简直跟时间戳一模一样啊。
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