Go 的时间到底有多精确？

Posted 2023-02-21

【中文标题】Go 的时间到底有多精确？

【英文标题】：How precise is Go's time, really?

【发布时间】：2013-01-30 17:50:11

【问题描述】：

Go 的时间包声称可以提供纳秒级的精度。 http://golang.org/src/pkg/time/time.go

我想知道它是如何实现的，我是否可以信任它。我的疑虑来自 Python，它清楚地记录了它的困难和限制：

来自http://docs.python.org/2/library/time.html

各种实时功能的精度可能低于 由表达它们的值或参数的单位建议。 例如。在大多数 Unix 系统上，时钟“滴答”一次只有 50 或 100 次。 第二个。

另一方面，time() 和 sleep() 的精度优于 它们的 Unix 等价物：时间表示为浮点数， time() 返回可用的最准确时间（使用 Unix gettimeofday() （如果可用），并且 sleep() 将接受一个时间 非零分数（Unix select() 用于实现这一点，其中 可用）。

既然操作系统对 python 的要求如此之高，那么 Go 是如何实现其纳秒级精度的呢？

【参考方案1】：

关于实现，time.Now() 回退到运行时中实现的函数。 您可以查看C time implementation 和time·now in assembly 的实现（在本例中为linux amd64）。然后使用clock_gettime，它提供纳秒分辨率。在 Windows 上，这是通过调用 GetSystemTimeAsFileTime 来实现的，too generates nanoseconds（不是高分辨率，而是纳秒）。

所以是的，分辨率取决于操作系统，您不能指望它在每个操作系统上都是准确的，但开发人员正在努力使其尽可能好。例如，在 go1.0.3 中，time·now 用于 FreeBSD used gettimeofday 而不是 clock_gettime，后者仅提供毫秒精度。您可以通过查看存储在AX 中的值来了解这一点，因为它是syscall id。如果您查看引用的程序集，您可以看到 ms 值乘以 1000 以获得纳秒。但是，这是固定的now。

如果您想确定，请查看运行时源代码中的相应实现，并询问您的操作系统的手册。

【讨论】：

support.microsoft.com/en-us/help/188768/… 此文档表明 GetSystemTimeAsFileTime 以 100 纳秒的间隔工作，而不是纳秒

@GeorgePolevoy 当然底层单位仍然是纳秒。时钟使用 100 ns 的分辨率，因此它以 100ns 的步长递增，这使您能够以纳秒为单位进行计数，尽管不如单个纳秒那么精确。正如我在答案中所说的那样。

【参考方案2】：

Python 的time.time 函数的一个问题是它返回一个float。浮点数是 IEEE 754 double-precision number，精度为 53 位。

由于距 1970-01-01（纪元）现在已超过 2**30 秒，因此您需要 61 (31 + 30) 位精度来存储自 1970-01-01 以来精确到纳秒的时间。

不幸的是，这比您可以存储在 python 浮点数中的内容少 7 或 8 位，这意味着 python 浮点数总是不如 go time 精确。

为了量化，下面的演示表明python时间最多精确到100nS，只是由于float类型的限制。

>>> t = time()
>>> t
1359587524.591781
>>> t == t + 1E-6
False
>>> t == t + 1E-7
True

所以，从int64 开始并以 nS 为单位进行计数没有这些限制，并且仅限于底层操作系统的精度，正如 nemo 很好地解释的那样。

【参考方案3】：

如果您有兴趣查询操作系统以获得clock_gettime 返回的值的精度，您可以使用适合您操作系统的系统调用包对clock_getres 进行系统调用。例如，在 Unix 平台上，您可以这样做：

package main

import (
    "fmt"
    "golang.org/x/sys/unix"
)

func main() 
    res := unix.Timespec
    unix.ClockGetres(unix.CLOCK_MONOTONIC, &res)
    fmt.Printf("Monotonic clock resolution is %d nanoseconds\n", res.Nsec)

时间包使用来自单调时钟的值进行比较和涉及时间的操作；通过将上例中的unix.CLOCK_MONOTONIC更改为unix.CLOCK_REALTIME，类似地获得挂钟时间的精度。