C#中自定义高精度Timer定时器的实例教程

2019-12-30 12:21:47丽君

可以通过系统 API timeBeginPeriod来修改系统定时器精度到 1ms(它内部使用了没有给出文档的NtSetTimerResolution,这个 API 可以修改到 0.5ms)。不需要的时候使用timeEndPeriod还原。

修改系统定时器精度有副作用。它会增加上下文切换的开销,增加耗电量,降低系统整体性能。然而,很多程序都不得不这么做,因为没有其它方式能获得更高的定时器精度。比如基于 WPF 的程序(包括 Visual Studio)、使用 Chromium 内核的应用(Chrome、QQ)、多媒体播放器、游戏等等很多程序都会在一定时间内把系统定时器精度修改到 1ms。(查看方法见后面)

所以实际上这个副作用在桌面环境已经成为常态。而且从 Windows 8 开始,这个副作用减弱了。

在 1ms 的系统定时器精度前提下,可以使用三种方式实现阻塞等待:

(1)Thread.Sleep
(2)WaitHandle.WaitOne
(3)Socket.Poll
另外,多媒体定时器timeSetEvent也使用了阻塞的方式。

(1)Thread.Sleep

它的参数使用毫秒单位,所以最多只能精确到 1ms。不过事实上很不稳定,Thread.Sleep(1)会在 1ms 与 2ms 两种状态间跳动,也就是可能会产生 +1ms 多的误差。

实测发现,没有任务负载的情况下(纯粹循环调用Sleep(1)),阻塞时长稳定在 2ms;而有任务负载时,则至少会阻塞 1ms。这和其它两种阻塞方式不同,详见后文。

如果需要修正这个误差,可以在阻塞 n 毫秒时,使用Sleep(n-1),并通过Stopwatch计时,剩余等待时间用Sleep(0)、Thread.Yield或自旋来补充。

Sleep(0)会出让剩余的 CPU 时间片给优先级相同的线程,而Thread.Yield是出让剩余的 CPU 时间片给运行在同一核心上的线程。在出让的时间片结束后,其会被重新调度。一般情况下,整个过程可以在 1ms 之内完成。

Thread.Sleep(0)和Thread.Yield在 CPU 高负载情况下非常不稳定,实测可能会阻塞高达 6ms 时间,所以可能会产生更多的误差。因此误差修正最好通过自旋方式实现。

(2)WaitHandle.WaitOne

WaitHandle.WaitOne与Thread.Sleep类似,参数也是毫秒单位。

不同之处是,没有任务负载的情况下(纯粹循环调用WaitOne(1)),阻塞时长稳定在 1.5ms;而有任务负载时,则可能仅阻塞近乎于 0 的时间(猜测是它仅阻塞到当前时间片结束,尚未找到具体的文档说明)。所以它阻塞的时长范围是 0 到 2ms 多。