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，那么必须想办法得获得当前的时间用于计算。
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，首先本地计算机时间可以修改，并不保险；另外这个过程所消耗的时间导致的误差在精确度要求非常高的程序中不可忽略。
libuv显示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 != 0 && loop->stop_flag == 0) { // 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(1000); // 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_ == 0) { return 0; } if (!QueryPerformanceCounter(&counter)) { return 0; } return (uint64_t)((double)counter.QuadPart * hrtime_interval_ * scale); }
下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_ = 0; /* * 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_ = 0; } }
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 = 0; i < 5; i++) { // 获取当前的统计次数 QueryPerformanceCounter(&n1); // zzz...线程等待一秒 Sleep(1000); // 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 0; }
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_ == 0) { return 0; } // 获得当前计数 if (!QueryPerformanceCounter(&counter)) { return 0; } // 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，这个数字的计算方法，简直跟时间戳一模一样啊。