tickcout CPU 时钟的使用

场景一,时间测量

我们做性能优化的时候,经常需要对某个方法执行的时间做记录,就必然会用到上面提到的一些获取时间的方法。

在做方法执行时间的benchmark的时候,我们获取时间的方法要满足两个要求,一是精读要高,而是API本身几乎不耗CPU时间。

客户端做性能优化一般是为了主线程的流畅性,而我们知道UI线程如果遇到超过16.7ms的阻塞,就会出现掉帧现象,所以我们关注的时间的精读实际上是在毫秒(ms)级别。我们写客户端代码的时候,基本上都是处于ms这一维度,如果一个方法损耗是0.1ms,我们可以认为这个方法对于流畅性来说是安全的,如果经常看到超过1ms或者几个ms的方法,主线程出现卡顿的几率就会变高。

上面几种获取时间的方式精读上都是足够的,比如一个NSDateAPI调用返回的精读是0.000004 S,也就是4微秒,CACurrentMediaTime()返回的精读也在微秒级别,精读上都符合要求。不过有一种看法,认为NSDate属于类的封装,OOP高级语言本身所带来的损耗可能会影响最后的实际结果,在做benchmark的时候不如C函数调用精准,为了验证这一说法,我写了一段简单的测试代码:

int testCount = 10000;

double avgCost = 0;

for (int i = 0; i < testCount; i ++) { 

    NSDate* begin = [NSDate date];   

    NSLog(@"a meaningless log");

    avgCost += -[begin timeIntervalSinceNow];

}

NSLog(@"benchmark with NSDate: %f", avgCost/testCount);

avgCost = 0;

for (int i = 0; i < testCount; i ++) { 

    double startTime = CACurrentMediaTime();   

    NSLog(@"a meaningless log");   

    double endTime = CACurrentMediaTime();

    avgCost += (endTime - startTime);

}

NSLog(@"benchmark with CACurrentMediaTime: %f", avgCost/testCount);

输出结果为:

benchmark with NSDate: 0.000046

benchmark with CACurrentMediaTime: 0.000037

可以看出CACurrentMediaTime与NSDate代码本身的损耗差异在几微秒,而我们做UI性能优化的维度在毫秒级别,几个微秒的差异完全不会影响我们最后的判断结果。所以使用NSDate做benchmark完全是可行的,以下是我常用的两个宏:

#define TICK  NSDate *startTime = [NSDate date]

#define TOCK  NSLog(@"Time Cost: %f", -[startTime timeIntervalSinceNow])

场景二:客户端和服务器之间的时间同步

这也是我们经常遇到的场景,比如电商类App到零点的时候开始抢购,比如商品限购倒计时等等,这种场景下需要我们将客户端的时间与服务器保持一致,最重要的是,要防止用户通过断网修改系统时间,来影响客户端的逻辑。

比较普遍的做法是,在一些常用的Server接口里面带上服务器时间,每调用一次接口,客户端就和服务器时间做一次同步并记录下来,但问题是如何防止用户修改呢?

上面提到的NSDate,CFAbsoluteTimeGetCurrent,gettimeofday,sysctl都是跟随系统时间变化的,mach_absolute_time和CACurrentMediaTime虽然是依据CPU时钟数,不受系统时间影响,但在休眠和重启的时候还是会被影响。看上去都不太适合,这里介绍下我个人的做法。

首先还是会依赖于接口和服务器时间做同步,每次同步记录一个serverTime(Unix time),同时记录当前客户端的时间值lastSyncLocalTime,到之后算本地时间的时候先取curLocalTime,算出偏移量,再加上serverTime就得出时间了:

uint64_t realLocalTime = 0;

if (serverTime != 0 && lastSyncLocalTime != 0) {

    realLocalTime = serverTime + (curLocalTime - lastSyncLocalTime);

}else {

    realLocalTime = [[NSDate date] timeIntervalSince1970]*1000;

}

如果从来没和服务器时间同步过,就只能取本地的系统时间了,这种情况几乎也没什么影响,说明客户端还没开始用过。

关键在于如果获取本地的时间,可以用一个小技巧来获取系统当前运行了多长时间,用系统的运行时间来记录当前客户端的时间:

//get system uptime since last boot

- (NSTimeInterval)uptime

{   

    struct timeval boottime;   

    int mib[2] = {CTL_KERN, KERN_BOOTTIME};

    size_t size = sizeof(boottime);   

    struct timeval now; 

    struct timezone tz;

    gettimeofday(&now, &tz); 

    double uptime = -1; 

    if (sysctl(mib, 2, &boottime, &size, NULL, 0) != -1 && boottime.tv_sec != 0)

    {

        uptime = now.tv_sec - boottime.tv_sec;

        uptime += (double)(now.tv_usec - boottime.tv_usec) / 1000000.0;

    } 

    return uptime;

}

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