写了多年代码，你却不知道的程序设计的5个底层逻辑( 八 ) _程序设计

System.currentTimeMillis() 以及 System.nanoTime() 这两种方式都依赖于底层操作系统，前者是毫秒级，经测试 windows 平台的频率可能超过 10ms ，而后者是纳秒级别，频率在 100ns 左右，所以如果要获取更精准的时间建议用后者好了，api 了解完了，我们来看下定时器的底层是怎么实现的，现代PC机中有三种硬件时钟的实现，他们都是通过晶体振动产生的方波信号输入来完成时钟信号同步的。

实时时钟 RTC ，用于长时间存放系统时间的设备，即使关机也可以依靠主板中的电池继续计时。Linux 启动的时候会从 RTC 中读取时间和日期作为初始值，之后在运行期间通过其他计时器去维护系统时间。
可编程间隔定时器 PIT ，该计数器会有一个初始值，每过一个时钟周期，该初始值会减1，当该初始值被减到0时，就通过导线向 CPU 发送一个时钟中断， CPU 就可以执行对应的中断程序，也就是回调对应的任务
时间戳计数器 TSC ，所有的 Intel8086 CPU 中都包含一个时间戳计数器对应的寄存器，该寄存器的值会在每次 CPU 收到一个时钟周期的中断信号后就会加 1。他比 PIT 精度高，但是不能编程，只能读取。

时钟周期：硬件计时器在多长时间内产生时钟脉冲，而时钟周期频率为1秒内产生时钟脉冲的个数。目前通常为1193180 。
时钟滴答：当PIT中的初始值减到0的时候，就会产生一次时钟中断，这个初始值由编程的时候指定。

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【写了多年代码，你却不知道的程序设计的5个底层逻辑】
Linux启动的时候，先通过 RTC 获取初始时间，之后内核通过 PIT 中的定时器的时钟滴答来维护日期，并且会定时将该日期写入 RTC，而应用程序的定时器主要是通过设置 PIT 的初始值设置的，当初始值减到0的时候，就表示要执行回调函数了，这里大家会不会有疑问，这样同一时刻只能有一个定时器程序了，而我们在应用程序中，以及多个应用程序之间，肯定有好多定时器任务，其实我们可以参考 ScheduledExecutorService 的实现。
只需要将这些定时任务按照时间做一个排序，越靠前待执行的任务放在前面，第一个任务到了在设置第二个任务相对当前时间的值，毕竟 CPU 同一时刻也只能运行一个任务，关于时间的精度问题，我们无法在软件层面做的完全精准，毕竟 CPU 的调度不完全受用户程序控制，当然更大的依赖是硬件的时钟周期频率，目前 TSC 可以提高更高的精度。
现在我们知道了，Java 中的超时时间，是通过可编程间隔定时器设置一个初始值然后等待中断信号实现的，精度上受硬件时钟周期的影响，一般为毫秒级别，毕竟1纳秒光速也只有3米，所以 JDK 中带纳秒参数的实现都是粗暴做法，预留着等待精度更高的定时器出现，而获取当前时间 System.currentTimeMillis() 效率会更高，但他是毫秒级精度，他读取的 Linux 内核维护的日期，而 System.nanoTime() 会优先使用 TSC ，性能稍微低一点，但他是纳秒级，Random 类为了防止冲突就用nanoTime生成种子。
Java 如何和外部设备通信计算机的外部设备有鼠标、键盘、打印机、网卡等，通常我们将外部设备和和主存之间的信息传递称为 I/O 操作，按操作特性可以分为，输出型设备，输入型设备，存储设备。现代设备都采用通道方式和主存进行交互，通道是一个专门用来处理IO任务的设备， CPU 在处理主程序时遇到I/O请求，启动指定通道上选址的设备，一旦启动成功，通道开始控制设备进行操作，而 CPU 可以继续执行其他任务，I/O 操作完成后，通道发出 I/O 操作结束的中断，处理器转而处理 IO 结束后的事件。其他处理 IO 的方式，例如轮询、中断、DMA，在性能上都不见通道，这里就不介绍了。当然 Java 程序和外部设备通信也是通过系统调用完成，这里也不在继续深入了。