如何正确地计算经过时间（elapsed time）

假设我们要计算一段代码的执行时间，你会怎么做？在 Java 中，我们通常会这么做：

long t1 = System.currentTimeMillis();
// do someting
long t2 = System.currentTimeMillis();
// 执行时间long elaspedTime = t2 - t1;

在绝大部分情况下，这样做是没有任何问题的，但如果我们遇到了时钟回拨，就可能出现elaspedTime为负数的情况，这是为什么？什么是始终回拨？

在解释时钟回拨前，我们先来了解下计算机中的时钟。每台计算机都有一个硬件设备（通常是石英晶体振荡器）用来计算时钟，但这些设备计算出来的时钟时间并不是准确的，就会导致有的机器时间快一点，有的机器时间慢一点，为了保证机器间的时间同步，每个机器都会通过 NTP（网络时间协议）与专用的时间服务器进行同步。

计算机中有两种时钟：日历时钟（time-of-day clock）和单调时钟（monotonic clock），二者都是用来衡量时间的，但却有着不同的目的。

日历时钟

日历时钟也叫挂钟时间（wall-clock time），是根据某个日历返回当前日期和时间，比如 Linux 中的 clock_gettime 和 Java 中的 System.currentTimeMillis() 返回自 epoch（UTC 时间 1970 年 1 月 1 日午夜））以来的毫秒数。

日历时钟通常需要和 NTP 时间服务器同步，来修正自己的时间。如果本地时间比服务器时间慢，就把时间往前调；如果本地时间快于服务器时间，就把时间往后调，这就是时钟回拨。不管是往前调还是往后调，都会导致时间跳跃。

单调时钟

单调时钟的时间是始终往前走的，不会往前或往后调，因此单调时钟适用于测量持续时间（经过时间），比如服务器响应时间、代码执行时间等。

Linux 上的 clock_gettime，和 Java 中的 System.nanoTime() 都是单调时钟。

现在我们回到开头的问题，如何计算一段代码的执行时间？正确的做法是用单调时钟，而不是日历时钟。以 Java 为例，我们应该这么做：

long t1 = System.nanoTime();
// do someting
long t2 = System.nanoTime();
// 执行时间long  = t2 - t1;

如何模拟时钟回拨

以 Java 语言为例，运行下面这段代码

long t1 = System.currentTimeMillis();
// 睡眠10秒钟，并10秒内修改本地电脑的时间，将时间设定在过去的某个时间点TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
long t2 = System.currentTimeMillis();// 执行时间long elaspedTime = t2 - t1;System.out.println(elaspedTime);

睡眠的目的是让我们有足够的时间去修改本地电脑的时间，模拟时钟回拨，如果在 t1 后将系统时间修改到过去某个时间，程序运行结束后，你会看到 elaspedTime 是一个小于 0 的值。

如果你把 System.currentTimeMillis() 换成 System.nanoTime()，不管你怎么调整时间，elaspedTime 永远是一个略大于 10s 的数值。