淺析libuv原始碼-獲取精確時間
在Timer模組中有提到，libuv控制著延遲事件的觸發，那麼必須想辦法精確控制時間。
如果是JS，獲取當前時間可以直接通過Date.now()得到一個時間戳，然後將兩段時間戳相減得到時間差。一般情況下當然沒有問題，但是這個方法並不保險，因為本地計算機時間可以修改。
libuv顯然不會用這麼愚蠢的辦法來計算時間，C++內部有更為精妙的方法來處理這個事。
首先在上一節中，一個簡單的事件輪詢程式碼如下：
int main() {
uv_loop_t *loop = uv_default_loop();
uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}
這裡的uv_default_loop會生成一個預設的靜態物件，負責管理事件輪詢，而這個物件有一個屬性，則負責記錄當前的時間，如下：
/* The current time according to the event loop. in msecs. */ uint64_t time;
簡單講就是記錄當前這一輪事件開始處理的時間，單位為毫秒。
在初始化之後，就會執行uv_run來開始事件輪詢了，因為這節只講時間，所以省略無關程式碼，如下：
int uv_run(uv_loop_t *loop, uv_run_mode mode) {
// ...
// 查詢是否有未處理事件
r = uv__loop_alive(loop);
if (!r)
// 表示處理完一輪事件 更新時間
uv_update_time(loop);
// 如果有未處理事件
while (r != 0 && loop->stop_flag == 0) {
// 這裡也會更新時間
uv_update_time(loop);
// ...
}
}
可見，每次輪詢時都會更新時間，方法就是那個uv_update_time，原始碼如下：
void uv_update_time(uv_loop_t* loop) {
// 返回一個時間
uint64_t new_time = uv__hrtime(1000);
// 檢測資料合法性並賦值
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);
}
上面的方法通過一些計算，會返回一個類似於時間戳的長整數。
C++的方法都比較簡單，首先看一下hrtime_interval_，從名字可以看出這是一個代表頻率的數字，相關的定義和設定程式碼如下：
/* 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;
/* 加鎖 不管這個 */
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;
}
}
該值的初始化為0，然後會通過某個計算嘗試重新賦值。
這裡需要介紹一下兩個windowsAPI： QueryPerformanceFrequency 與 QueryPerformanceCounter 。
定義非常簡單，字面理解一個是系統性能頻率，一個是系統性能計數器，具體講，第一個會返回當前作業系統每秒鐘會統計多少次，第二個返回當前已經統計的次數（類似於時間戳從1970年開始，這個應該也有一個參照物），依賴於硬體支援，如果不支援會返回0。
可以通過一個簡單的案例來理解這兩個API，測試程式碼如下：
int main() {
LARGE_INTEGER m;
LARGE_INTEGER n1;
LARGE_INTEGER n2;
// 獲取每秒鐘統計的次數
QueryPerformanceFrequency(&m);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
// 獲取當前的統計次數
QueryPerformanceCounter(&n1);
// zzz...執行緒等待一秒
Sleep(1000);
// 獲取一秒後統計次數
QueryPerformanceCounter(&n2);
// 計算sleep方法實際時間
cout << "過去了" << (double)(n2.QuadPart - n1.QuadPart) / (double)m.QuadPart << "秒" << endl;
}
return 0;
}
執行後輸出如下：
可見，系統的1秒鐘實際上並不十分精確。
回到hrtime_interval_的定義：
hrtime_interval_ = 1.0 / perf_frequency.QuadPart;
很容易知道這裡返回的是系統每計數一次所需要的時間。
然後可以理解uv_hrtime方法具體的返回：
uint64_t uv__hrtime(double scale) {
LARGE_INTEGER counter;
// 如果硬體不支援 返回0
if (hrtime_interval_ == 0) {
return 0;
}
// 獲得當前計數
if (!QueryPerformanceCounter(&counter)) {
return 0;
}
// 返回當前計數所花費的時間 預設為秒scale(1000)轉換為毫秒
return (uint64_t)((double)counter.QuadPart * hrtime_interval_ * scale);
}
由於 QueryPerformanceFrequency 與 QueryPerformanceCounter 並不依賴於本地時間，所以計算得到的數值可以保證絕對安全。
不過，這個數字的計算方式，簡直跟時間戳一模一樣啊。