生成纳秒级别的时间戳，高性能

news2025/2/25 7:23:32

问题

同步influxdb有些数据没有，不知道啥原因，后来百度发现时间需要唯一，毫秒还会重复，只能采用纳秒处理了

java实现

TimeStampUtils.java

package com.wujialiang;

/**
 * 获取纳秒值的工具类
 */
public class TimeStampUtils {

    /**
     * 递增数初始值
     */
    private static long randomNum = 1L;

    /**
     * 递增数最大值，可根据并发情况适当调整
     * 比如1秒钟生成1万条数据，这个值尽量接近或者大于1万
     */
    private static final long RANDOM_NUM_MAX = 999L;

    public static long getTimeStamp() {
        long curRandomNum;
        synchronized (TimeStampUtils.class) {
            if (randomNum > RANDOM_NUM_MAX) {
                randomNum = 1;
            }
            curRandomNum = randomNum++;
        }
        return System.currentTimeMillis() * 1000000L + System.nanoTime() % 1000000L + curRandomNum;
    }
}

测试

public static void main( String[] args )
{
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        System.out.println(TimeStampUtils.getTimeStamp());
    }
}

在这里插入图片描述

C#实现

NanoHelper.cs

using System.Diagnostics;

namespace InfluxdbStu01;

public class NanoHelper
{
    private static readonly object lockObj = new object();

    /// <summary>
    /// 递增数初始值
    /// </summary>
    private static long randomNum = 1L;

    /// <summary>
    /// 递增数最大值，可根据并发情况适当调整
    /// 比如1秒钟生成1万条数据，这个值尽量接近或者大于1万
    /// </summary>
    private const long RANDOM_NUM_MAX = 999L;

    /// <summary>
    /// 返回纳秒
    /// </summary>
    /// <returns>返回的结果是纳秒</returns>
    public static long getTimeStamp()
    {
        long curRandomNum;
        lock (lockObj)
        {
            if (randomNum > RANDOM_NUM_MAX)
            {
                randomNum = 1;
            }

            curRandomNum = randomNum++;
        }

        long nanoPart = Stopwatch.GetTimestamp(); // 计时器刻度（不是纳秒）
        long nowTimestamp = DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds();
        /*
        皮秒 纳秒 微秒 毫秒 秒 ps、ns、us、ms、s 时间单位之间的换算
        1,000,000,000,000皮秒=1秒 （12个0）ps -> s
        1,000,000,000纳秒=1秒         （9个0） ns -> s
        1,000,000微秒=1秒                 （6个0）us -> s
        1,000毫秒=1秒                        （3个0） ms -> s
        */
        return  nowTimestamp* 1000000L
                + nanoPart % 1000000L + curRandomNum;
    }
}

测试

NanoHelper.getTimeStamp()

优化

上面代码效率比较低，优化一下，这个不加锁，效率比较高但是会有重复，要求不高可以使用

using System.Diagnostics;

namespace InfluxdbStu01;

public class TimeStampHelper
{
    private static readonly Stopwatch StopwatchInstance = new Stopwatch();
    
    // 静态构造函数，确保Stopwatch在类首次被访问时开始  
    static TimeStampHelper()
    {
        StopwatchInstance.Start();
    }

    /// <summary>  
    /// 返回一个组合了Unix时间毫秒和Stopwatch刻度的“时间戳”  
    /// 注意：这不是真正的纳秒精度，但提供了比毫秒更高的精度
    /// 会重复
    /// </summary>  
    /// <returns>返回一个long类型的时间戳</returns>  
    public static long GetTimeStamp()
    {
        long nowTimestamp = DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds();
        long stopwatchTicks = StopwatchInstance.ElapsedTicks; // 获取Stopwatch的刻度  

        // 这里假设Stopwatch的刻度频率足够高，以提供亚毫秒级别的精度  
        // 但注意，这仍然不是纳秒级别的精度  
        // 如果需要纳秒级别的精度，您可能需要考虑使用硬件计时器或其他高精度时间源  

        // 根据Stopwatch的Frequency将刻度转换为更小的单位（例如微秒或纳秒的近似值）  
        // 但由于Frequency的单位是TicksPerSecond，我们需要先将其转换为纳秒/刻度，然后再乘以刻度数  
        double nanosecondsPerTick = 1_000_000_000.0 / Stopwatch.Frequency; // 纳秒/刻度  
        long subMillisecondNanoseconds = (long)(stopwatchTicks * nanosecondsPerTick);

        // 注意：由于double到long的转换，这里可能会有精度损失  
        // 如果需要更高的精度，可以保留为double或更大的整数类型，但这样会增加存储和处理的复杂性  

        // 将毫秒时间戳和亚毫秒纳秒部分组合起来  
        // 这里假设subMillisecondNanoseconds不会大于999,999,999（即小于1毫秒），这通常是合理的  
        return nowTimestamp * 1_000_000_000L + subMillisecondNanoseconds;
    }
}

100万数据54毫秒，但是重复数据有一半，优化重复的问题

namespace InfluxdbStu01;

public class TimeStampHelper2
{
    private static readonly object counterLock = new object(); // 用于同步的锁对象
    private static long counter; // 简单的递增计数器  

    /// <summary>  
    /// 返回一个组合了Unix时间毫秒和递增计数器的“时间戳”  
    /// 注意：这不是真正的纳秒精度，但在毫秒级别上增加了计数器以防止短时间内重复  
    /// </summary>  
    /// <returns>返回一个long类型的时间戳</returns>  
    public static long GetTimeStamp2()
    {
        long nowTimestamp = DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds();

        // 使用锁来确保计数器的线程安全递增  
        lock (counterLock)
        {
            if (counter >= int.MaxValue) // 防止计数器溢出（可选）  
            {
                counter = 0; // 重置计数器（可选）  
            }

            counter++;
        }

        // 将毫秒时间戳和计数器组合起来（这里简单地将计数器作为额外的精度添加）  
        // 注意：这种方法仍然可能在极短的时间内产生重复，但比仅使用时间戳的可能性小  
        return (nowTimestamp * 1000) + (int)counter; // 假设counter不会超过int范围  
    }
}