java - 忙碌的等待， sleep 和准确性

Question

我现在正在尝试编写简单的渲染器，它将以 60Hz 的频率调用渲染方法并 hibernate 额外的时间来为其他人节省 CPU 周期。

我遇到了一个简单的问题

while(m_Running){
    //start meassuring whole frame time
    t0 = System.nanoTime();

    render();

    //meassure time spent rendering
    t1 = System.nanoTime();

    if(t1<nextRedraw){
        try{
            diff = nextRedraw-t1;
            ms = diff/1000000;
            ns = (int) (diff-(ms*1000000));
            Thread.sleep(ms, ns);
        }catch(InterruptedException e){
            Logger.logWarning("Renderer interrupted!",e);
        }
        //while(System.nanoTime()<nextRedraw);//busy wait alternative
    }

    //meassure time spent sleeping
    t2 = System.nanoTime();
    nextRedraw = t2+m_RedrawTimeout;

    long frameTime = t2-t0;
    long renderTime = t1-t0;
    long sleepTime = t2-t1;
    long fps = 1000000000/frameTime;
}

运行良好，但与预期的 60fps 相去甚远，而是在值之间跳跃

FPS: 63 Frame: 15,7ms   Render: 2,0ms   Sleep: 13,7ms
FPS: 64 Frame: 15,5ms   Render: 2,0ms   Sleep: 13,5ms
FPS: 63 Frame: 15,7ms   Render: 2,1ms   Sleep: 13,5ms
FPS: 59 Frame: 16,7ms   Render: 2,8ms   Sleep: 14,0ms
FPS: 64 Frame: 15,5ms   Render: 2,2ms   Sleep: 13,3ms

当我尝试改用忙等待时，结果更加一致并且更接近我想要的 fps 目标。

FPS: 60 Frame: 16,4ms   Render: 2,0ms   Sleep: 14,5ms
FPS: 60 Frame: 16,4ms   Render: 2,0ms   Sleep: 14,4ms
FPS: 60 Frame: 16,4ms   Render: 2,0ms   Sleep: 14,4ms
FPS: 61 Frame: 16,3ms   Render: 2,4ms   Sleep: 13,8ms
FPS: 61 Frame: 16,3ms   Render: 2,1ms   Sleep: 14,2ms
FPS: 60 Frame: 16,4ms   Render: 2,0ms   Sleep: 14,4ms

不过，我想避免这种情况，因为这是可以理解的 CPU 缺点。我想到了一个想法，让 sleep 时间比必要的少一点，并精确地遍历剩余时间，但这似乎有点笨拙。

我的问题是，编译器是否以某种方式优化了忙等待，或者是否有其他方法可以达到类似的时序？

如有任何帮助，我们将不胜感激。

谨致问候，

沃伊捷赫

注意:我使用了 System.nanoTime();为了使事情更准确，它没有帮助，但我不知道它有任何性能缺陷

注意:我知道 sleep 很不准确，但我没有找到任何其他替代方法

Answer 1

我想，时间上的微小差异可能会加起来更大，您可以通过使 sleep 取决于总时间来轻松避免这种情况。

有点像

long basetime = System.nanoTime();
for (int i=0; m_Running; ++i) {
    ...
    nextRedraw = baseTime + i * m_RedrawTimeout;
}

如果当前 sleep 太短，这应该会使后续 sleep 更短，反之亦然，因此您获得的 FPS 最多仅每秒变化几毫秒(即 < 1%)。

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也许没有问题，只是你衡量的是单帧需要多长时间。这个数字略有不同，并没有说明 FPS 速率。

据我所知，Thread.sleep 中的纳秒被完全忽略。