System.currentTimeMillis()的性能问题以及解决方法

article/2025/10/30 10:45:21

System.currentTimeMillis()是极其常用的基础Java API，广泛地用来获取时间戳或测量代码执行时长等，在我们的印象中应该快如闪电。但实际上在并发调用或者特别频繁调用它的情况下（比如一个业务繁忙的接口，或者吞吐量大的需要取得时间戳的流式程序），其性能表现会令人大跌眼镜。

public class CurrentTimeMillisPerfDemo {private static final int COUNT = 100;public static void main(String[] args) throws Exception {long beginTime = System.nanoTime();for (int i = 0; i < COUNT; i++) {System.currentTimeMillis();}long elapsedTime = System.nanoTime() - beginTime;System.out.println("100 System.currentTimeMillis() serial calls: " + elapsedTime + " ns");CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1);CountDownLatch endLatch = new CountDownLatch(COUNT);for (int i = 0; i < COUNT; i++) {new Thread(() -> {try {startLatch.await();System.currentTimeMillis();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {endLatch.countDown();}}).start();}beginTime = System.nanoTime();startLatch.countDown();endLatch.await();elapsedTime = System.nanoTime() - beginTime;System.out.println("100 System.currentTimeMillis() parallel calls: " + elapsedTime + " ns");}
}

在这里插入图片描述
可见而知，单线程执行System.currentTimeMillis();比多线程并发执行System.currentTimeMillis();快了许多倍。

为什么会这样？

来到HotSpot源码的hotspot/src/os/linux/vm/os_linux.cpp文件中，有一个javaTimeMillis()方法，这就是System.currentTimeMillis()的native实现。

挖源码就到此为止，因为已经有国外大佬深入到了汇编的级别来探究，详情可以参见《The Slow currentTimeMillis()》这篇文章。简单来讲就是：

调用gettimeofday()需要从用户态切换到内核态；
gettimeofday()的表现受Linux系统的计时器（时钟源）影响，在HPET计时器下性能尤其差；
系统只有一个全局时钟源，高并发或频繁访问会造成严重的争用。
HPET计时器性能较差的原因是会将所有对时间戳的请求串行执行。TSC计时器性能较好，因为有专用的寄存器来保存时间戳。缺点是可能不稳定，因为它是纯硬件的计时器，频率可变（与处理器的CLK信号有关）。关于HPET和TSC的细节可以参见https://en.wikipedia.org/wiki/HighPrecisionEventTimer与https://en.wikipedia.org/wiki/TimeStamp_Counter。

如何解决这个问题？
最常见的办法是用单个调度线程来按毫秒更新时间戳，相当于维护一个全局缓存。其他线程取时间戳时相当于从内存取，不会再造成时钟资源的争用，代价就是牺牲了一些精确度。具体代码如下。

public class SystemClock {private static final SystemClock MILLIS_CLOCK = new SystemClock(1);private final long precision;private final AtomicLong now;private SystemClock(long precision) {this.precision = precision;now = new AtomicLong(System.currentTimeMillis());scheduleClockUpdating();}public static SystemClock millisClock() {return MILLIS_CLOCK;}private void scheduleClockUpdating() {ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(runnable -> {Thread thread = new Thread(runnable, "system.clock");thread.setDaemon(true);return thread;});scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> now.set(System.currentTimeMillis()), precision, precision, TimeUnit.MILLISECONDS);}public long now() {return now.get();}