JVM源码分析之System.currentTimeMillis及nanoTime原理详解

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概述

上周有同事问了我一个现象很诡异的问题，说JDK7和JDK8下的System.nanoTime()输出完全不一样，而且差距还非常大，是不是两个版本里的实现不一样，之前我也没注意过这个细节，觉得非常奇怪，于是自己也在本地mac机器上马上测试了一下，得到如下输出：

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还真不一样，于是我再到linux下跑了一把，发现两个版本下的值基本上差不多的，也就是主要是mac下的实现可能不一样

于是我又调用System.currentTimeMillis()，发现其输出结果和System.nanoTime()也完全不是1000000倍的比例

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另外System.nanoTime()输出的到底是什么东西，这个数字好奇怪

这三个小细节平时没有留意，好奇心作祟，于是马上想一查究竟

再列下主要想理清楚的三个问题

• 在mac下发现System.nanoTime()在JDK7和JDK8下输出的值怎么完全不一样

• System.nanoTime()的值很奇怪，究竟是怎么算出来的

• System.currentTimeMillis()为何不是System.nanoTime()的1000000倍

MAC不同JDK版本下nanoTime实现异同

在mac下，首先看JDK7的nanoTime实现

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再来看JDK8下的实现

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果然发现JDK8下多了一个APPLE宏下定义的实现，和JDK7及之前的版本的实现是不一样的，不过其他BSD系统是一样的，只是macos有点不一样，因为平时咱们主要使用的环境还是Linux为主，因此对于macos下具体异同就不做过多解释了，有兴趣的自己去研究一下。

Linux下nanoTime的实现

在linux下JDK7和JDK8的实现都是一样的

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而Linux::supports_monotonic_clock决定了走哪个具体的分支

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_clock_gettime的定义在

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说白了，其实就是看librt.so.1或者librt.so中是否定义了clock_gettime函数，如果定义了，就直接调用这个函数来获取时间，注意下上面的传给clock_gettime的一个参数是CLOCK_MONOTONIC，至于这个参数的作用后面会说，这个函数在glibc中有定义

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而对应的宏SYSDEP_GETTIME定义如下：

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最终是调用的clock_gettime系统调用：

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而我们JVM里取纳秒数时传入的是CLOCK_MONOTONIC这个参数，因此会调用如下的方法

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上面的wall_to_monotonic的tv_sec以及tv_nsec都是负数，在系统启动初始化的时候设置，记录了启动的时间

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因此nanoTime其实算出来的是一个相对的时间，相对于系统启动的时候的时间

Java里currentTimeMillis的实现

我们其实可以写一个简单的例子从侧面来验证currentTimeMillis返回的到底是什么值

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你将看到输出结果会是两个一样的值，这说明了什么？我们上一篇文章里已经提到了new Date(0).getTime()其实是就是1970/01/01 08:00:00,而new Date().getTime()是返回的当前时间，两个日期一减，其实就是当前时间距离1970/01/01 08:00:00有多少毫秒，而System.currentTimeMillis()返回的正好是这个值，也就是说System.currentTimeMillis()就是返回的当前时间距离1970/01/01 08:00:00的毫秒数。

就实现上来说，currentTimeMillis其实是通过gettimeofday来实现的

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至此应该大家也清楚了，为什么currentTimeMillis返回的值并不是nanoTime返回的值的1000000倍左右了，因为两个值的参照不一样，所以没有可比性

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