Đo thời gian trôi qua trong Swift

Làm cách nào chúng ta có thể đo thời gian trôi qua để chạy một chức năng trong Swift? Tôi đang cố gắng hiển thị thời gian đã trôi qua như thế này: "Thời gian đã trôi qua là 0,05 giây". Tôi thấy rằng trong Java , chúng ta có thể sử dụng System.nanoTime (), có phương thức tương đương nào có sẵn trong Swift để thực hiện việc này không?

Xin hãy xem chương trình mẫu:

func isPrime(var number:Int) ->Bool {
    var i = 0;
    for i=2; i<number; i++ {
        if(number % i == 0 && i != 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

var number = 5915587277;

if(isPrime(number)) {
    println("Prime number");
} else {
    println("NOT a prime number");
}

Đây là một hàm Swift tôi đã viết để đo các sự cố Project Euler trong Swift

Kể từ Swift 3, giờ đây đã có phiên bản Grand Central Dispatch được "swiftified". Vì vậy, câu trả lời chính xác có lẽ là sử dụng API của DispatchTime .

Chức năng của tôi sẽ trông giống như:

// Swift 3
func evaluateProblem(problemNumber: Int, problemBlock: () -> Int) -> Answer
{
    print("Evaluating problem \(problemNumber)")

    let start = DispatchTime.now() // <<<<<<<<<< Start time
    let myGuess = problemBlock()
    let end = DispatchTime.now()   // <<<<<<<<<<   end time

    let theAnswer = self.checkAnswer(answerNum: "\(problemNumber)", guess: myGuess)

    let nanoTime = end.uptimeNanoseconds - start.uptimeNanoseconds // <<<<< Difference in nano seconds (UInt64)
    let timeInterval = Double(nanoTime) / 1_000_000_000 // Technically could overflow for long running tests

    print("Time to evaluate problem \(problemNumber): \(timeInterval) seconds")
    return theAnswer
}

Câu trả lời cũ

Đối với Swift 1 và 2, chức năng của tôi sử dụng NSDate:

// Swift 1
func evaluateProblem(problemNumber: Int, problemBlock: () -> Int) -> Answer
{
    println("Evaluating problem \(problemNumber)")

    let start = NSDate() // <<<<<<<<<< Start time
    let myGuess = problemBlock()
    let end = NSDate()   // <<<<<<<<<<   end time

    let theAnswer = self.checkAnswer(answerNum: "\(problemNumber)", guess: myGuess)

    let timeInterval: Double = end.timeIntervalSinceDate(start) // <<<<< Difference in seconds (double)

    println("Time to evaluate problem \(problemNumber): \(timeInterval) seconds")
    return theAnswer
}

_{Lưu ý rằng việc sử dụng NSdate cho các chức năng định thời không được khuyến khích: " Thời gian hệ thống có thể giảm do đồng bộ hóa với các tham chiếu thời gian bên ngoài hoặc do sự thay đổi rõ ràng của người dùng đồng hồ. ".}

Đây là lớp hẹn giờ tiện dụng dựa trên CoreFoundations CFAbsoluteTime:

import CoreFoundation

class ParkBenchTimer {

    let startTime:CFAbsoluteTime
    var endTime:CFAbsoluteTime?

    init() {
        startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    }

    func stop() -> CFAbsoluteTime {
        endTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()

        return duration!
    }

    var duration:CFAbsoluteTime? {
        if let endTime = endTime {
            return endTime - startTime
        } else {
            return nil
        }
    }
}

Bạn có thể sử dụng nó như thế này:

let timer = ParkBenchTimer()

// ... a long runnig task ...

println("The task took \(timer.stop()) seconds.")

Sử dụng clock, ProcessInfo.systemUptimehoặc DispatchTimecho thời gian khởi động đơn giản.

Theo như tôi biết, có ít nhất mười cách để đo thời gian trôi qua:

Đồng hồ đơn điệu dựa trên:

1. ProcessInfo.systemUptime.
2. mach_absolute_timevới mach_timebase_infonhư đã đề cập trong câu trả lời này .
3. clock()trong tiêu chuẩn POSIX .
4. times()trong tiêu chuẩn POSIX . (Quá phức tạp vì chúng ta cần xem xét thời gian của người dùng so với thời gian hệ thống và các quy trình con có liên quan.)
5. DispatchTime (một trình bao bọc xung quanh API thời gian Mach) như được JeremyP đề cập trong câu trả lời được chấp nhận.
6. CACurrentMediaTime().

Đồng hồ treo tường dựa trên:

(không bao giờ sử dụng chúng cho số liệu: xem bên dưới tại sao)

7. NSDate/ Datenhư được đề cập bởi những người khác.
8. CFAbsoluteTime như đã đề cập bởi những người khác.
9. DispatchWallTime.
10. gettimeofday()trong tiêu chuẩn POSIX .

Tùy chọn 1, 2 và 3 được xây dựng dưới đây.

Tùy chọn 1: API thông tin quy trình trong Foundation

do {
    let info = ProcessInfo.processInfo
    let begin = info.systemUptime
    // do something
    let diff = (info.systemUptime - begin)
}

nơi diff:NSTimeIntervallà thời gian trôi qua bằng giây.

Tùy chọn 2: API Mach C

do {
    var info = mach_timebase_info(numer: 0, denom: 0)
    mach_timebase_info(&info)
    let begin = mach_absolute_time()
    // do something
    let diff = Double(mach_absolute_time() - begin) * Double(info.numer) / Double(info.denom)
}

nơi diff:Doublelà thời gian trôi qua bằng nano giây.

Tùy chọn 3: API đồng hồ POSIX

do {
    let begin = clock()
    // do something
    let diff = Double(clock() - begin) / Double(CLOCKS_PER_SEC)
}

nơi diff:Doublelà thời gian trôi qua bằng giây.

Tại sao không phải là đồng hồ treo tường cho thời gian đã trôi qua?

Trong tài liệu của CFAbsoluteTimeGetCurrent:

Các cuộc gọi liên tục đến chức năng này không đảm bảo kết quả tăng đơn điệu.

Lý do là tương tự như currentTimeMillisvs nanoTimetrong Java :

Bạn không thể sử dụng cái này cho mục đích khác. Lý do là không có đồng hồ máy tính nào là hoàn hảo; nó luôn luôn trôi và đôi khi cần phải được sửa chữa. Việc hiệu chỉnh này có thể xảy ra bằng tay hoặc trong trường hợp của hầu hết các máy, có một quá trình chạy và liên tục đưa ra các hiệu chỉnh nhỏ cho đồng hồ hệ thống ("đồng hồ treo tường"). Những xu hướng này thường xảy ra. Một điều chỉnh như vậy xảy ra bất cứ khi nào có một bước nhảy vọt thứ hai.

Ở đây CFAbsoluteTimecung cấp thời gian đồng hồ treo tường thay vì thời gian khởi động. NSDatelà thời gian đồng hồ treo tường là tốt.

Swift 4 câu trả lời ngắn nhất:

let startingPoint = Date()
//  ... intensive task
print("\(startingPoint.timeIntervalSinceNow * -1) seconds elapsed")

Nó sẽ in cho bạn một cái gì đó như 1.02107906341553 giây trôi qua (thời gian tất nhiên sẽ thay đổi tùy theo nhiệm vụ, tôi chỉ hiển thị điều này cho các bạn để xem mức độ chính xác thập phân cho phép đo này).

Hy vọng nó sẽ giúp được ai đó trong Swift 4 kể từ bây giờ!

Cập nhật

Nếu bạn muốn có một cách chung để kiểm tra các phần mã, tôi sẽ đề xuất đoạn mã tiếp theo:

func measureTime(for closure: @autoclosure () -> Any) {
    let start = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    closure()
    let diff = CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start
    print("Took \(diff) seconds")
}

*Usage*

measureTime(for: <insert method signature here>)

**Console log**
Took xx.xxxxx seconds

let start = NSDate()

for index in 1...10000 {
    // do nothing
}

let elapsed = start.timeIntervalSinceNow

// elapsed is a negative value.

Chỉ cần Sao chép và Dán chức năng này. Viết bằng swift 5. Sao chép JeremyP tại đây.

func calculateTime(block : (() -> Void)) {
        let start = DispatchTime.now()
        block()
        let end = DispatchTime.now()
        let nanoTime = end.uptimeNanoseconds - start.uptimeNanoseconds
        let timeInterval = Double(nanoTime) / 1_000_000_000
        print("Time: \(timeInterval) seconds")
    }

Sử dụng nó như

calculateTime {
     exampleFunc()// function whose execution time to be calculated
}

Bạn có thể tạo một timechức năng để đo các cuộc gọi của bạn. Tôi lấy cảm hứng từ câu trả lời của Klaas .

func time <A> (f: @autoclosure () -> A) -> (result:A, duration: String) {
    let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    let result = f()
    let endTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    return (result, "Elapsed time is \(endTime - startTime) seconds.")
}

Hàm này sẽ cho phép bạn gọi nó như thế này time (isPrime(7))sẽ trả về một tuple chứa kết quả và mô tả chuỗi về thời gian đã trôi qua.

Nếu bạn chỉ muốn thời gian trôi qua, bạn có thể làm điều này time (isPrime(7)).duration

Chức năng trợ giúp đơn giản để đo thời gian thực hiện với đóng cửa.

func printExecutionTime(withTag tag: String, of closure: () -> ()) {
    let start = CACurrentMediaTime()
    closure()
    print("#\(tag) - execution took \(CACurrentMediaTime() - start) seconds")
}

Sử dụng:

printExecutionTime(withTag: "Init") {
    // Do your work here
}

Kết quả: #Init - execution took 1.00104497105349 seconds

bạn có thể đo các nano giây như ví dụ:

let startDate: NSDate = NSDate()

// your long procedure

let endDate: NSDate = NSDate()
let dateComponents: NSDateComponents = NSCalendar(calendarIdentifier: NSCalendarIdentifierGregorian).components(NSCalendarUnit.CalendarUnitNanosecond, fromDate: startDate, toDate: endDate, options: NSCalendarOptions(0))
println("runtime is nanosecs : \(dateComponents.nanosecond)")

Tôi sử dụng cái này:

public class Stopwatch {
    public init() { }
    private var start_: NSTimeInterval = 0.0;
    private var end_: NSTimeInterval = 0.0;

    public func start() {
        start_ = NSDate().timeIntervalSince1970;
    }

    public func stop() {
        end_ = NSDate().timeIntervalSince1970;
    }

    public func durationSeconds() -> NSTimeInterval {
        return end_ - start_;
    }
}

Tôi không biết nếu nó chính xác hơn hoặc ít hơn so với đăng trước đó. Nhưng các giây có rất nhiều số thập phân và dường như bắt được các thay đổi mã nhỏ trong các thuật toán như QuickSort bằng cách sử dụng hoán đổi () so với thực hiện hoán đổi v.v.

Hãy nhớ để tối ưu hóa bản dựng của bạn khi kiểm tra hiệu suất:

Đây là thử của tôi cho câu trả lời đơn giản nhất:

let startTime = Date().timeIntervalSince1970  // 1512538946.5705 seconds

// time passes (about 10 seconds)

let endTime = Date().timeIntervalSince1970    // 1512538956.57195 seconds
let elapsedTime = endTime - startTime         // 10.0014500617981 seconds

Ghi chú

• startTimevà endTimelà loại TimeInterval, chỉ là một typealiascho Double, vì vậy thật dễ dàng để chuyển đổi nó thành một Inthoặc bất cứ điều gì. Thời gian được đo bằng giây với độ chính xác dưới một phần nghìn giây.
• Xem thêm DateInterval, bao gồm thời gian bắt đầu và kết thúc thực tế.
• Sử dụng thời gian từ năm 1970 tương tự như dấu thời gian Java .

Tôi đã mượn ý tưởng từ Klaas để tạo ra một cấu trúc nhẹ để đo thời gian chạy và khoảng thời gian:

Sử dụng mã:

var timer = RunningTimer.init()
// Code to be timed
print("Running: \(timer) ") // Gives time interval
// Second code to be timed
print("Running: \(timer) ") // Gives final time

Chức năng dừng không phải được gọi, vì chức năng in sẽ cho thời gian mất hiệu lực. Nó có thể được gọi nhiều lần để hết thời gian. Nhưng để dừng bộ hẹn giờ tại một số điểm nhất định trong mã sử dụng, timer.stop()nó cũng có thể được sử dụng để trả về thời gian tính bằng giây: let seconds = timer.stop() Sau khi bộ định thời bị dừng, bộ hẹn giờ sẽ không có print("Running: \(timer) ")thời gian chính xác ngay cả sau một vài dòng mã.

Sau đây là mã cho RunningTimer. Nó được thử nghiệm cho Swift 2.1:

import CoreFoundation
// Usage:    var timer = RunningTimer.init()
// Start:    timer.start() to restart the timer
// Stop:     timer.stop() returns the time and stops the timer
// Duration: timer.duration returns the time
// May also be used with print(" \(timer) ")

struct RunningTimer: CustomStringConvertible {
    var begin:CFAbsoluteTime
    var end:CFAbsoluteTime

    init() {
        begin = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
        end = 0
    }
    mutating func start() {
        begin = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
        end = 0
    }
    mutating func stop() -> Double {
        if (end == 0) { end = CFAbsoluteTimeGetCurrent() }
        return Double(end - begin)
    }
    var duration:CFAbsoluteTime {
        get {
            if (end == 0) { return CFAbsoluteTimeGetCurrent() - begin } 
            else { return end - begin }
        }
    }
    var description:String {
    let time = duration
    if (time > 100) {return " \(time/60) min"}
    else if (time < 1e-6) {return " \(time*1e9) ns"}
    else if (time < 1e-3) {return " \(time*1e6) µs"}
    else if (time < 1) {return " \(time*1000) ms"}
    else {return " \(time) s"}
    }
}

Gói nó trong một khối hoàn thành để dễ sử dụng.

public class func secElapsed(completion: () -> Void) {
    let startDate: NSDate = NSDate()
    completion()
    let endDate: NSDate = NSDate()
    let timeInterval: Double = endDate.timeIntervalSinceDate(startDate)
    println("seconds: \(timeInterval)")
}

Đây là đoạn trích tôi nghĩ ra và nó dường như hoạt động với tôi trên Macbook với Swift 4.

Chưa bao giờ thử nghiệm trên các hệ thống khác, nhưng tôi nghĩ dù sao nó cũng đáng để chia sẻ.

typealias MonotonicTS = UInt64
let monotonic_now: () -> MonotonicTS = mach_absolute_time

let time_numer: UInt64
let time_denom: UInt64
do {
    var time_info = mach_timebase_info(numer: 0, denom: 0)
    mach_timebase_info(&time_info)
    time_numer = UInt64(time_info.numer)
    time_denom = UInt64(time_info.denom)
}

// returns time interval in seconds
func monotonic_diff(from: MonotonicTS, to: MonotonicTS) -> TimeInterval {
    let diff = (to - from)
    let nanos = Double(diff * time_numer / time_denom)
    return nanos / 1_000_000_000
}

func seconds_elapsed(since: MonotonicTS) -> TimeInterval {
    return monotonic_diff(from: since, to:monotonic_now())
}

Đây là một ví dụ về cách sử dụng nó:

let t1 = monotonic_now()
// .. some code to run ..
let elapsed = seconds_elapsed(since: t1)
print("Time elapsed: \(elapsed*1000)ms")

Một cách khác là làm điều đó rõ ràng hơn:

let t1 = monotonic_now()
// .. some code to run ..
let t2 = monotonic_now()
let elapsed = monotonic_diff(from: t1, to: t2)
print("Time elapsed: \(elapsed*1000)ms")

Đây là cách tôi viết nó.

 func measure<T>(task: () -> T) -> Double {
        let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
        task()
        let endTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
        let result = endTime - startTime
        return result
    }

Để đo lường một thuật toán sử dụng nó như thế.

let time = measure {
    var array = [2,4,5,2,5,7,3,123,213,12]
    array.sorted()
}

print("Block is running \(time) seconds.")

Lớp Swift3 tĩnh cho thời gian chức năng cơ bản. Nó sẽ theo dõi từng bộ đếm thời gian theo tên. Gọi nó như thế này tại điểm bạn muốn bắt đầu đo:

Stopwatch.start(name: "PhotoCapture")

Gọi đây để chụp và in thời gian đã trôi qua:

Stopwatch.timeElapsed(name: "PhotoCapture")

Đây là đầu ra: *** PhotoCapture đã trôi qua ms: 1402.415125 Có một tham số "useNanos" nếu bạn muốn sử dụng nano. Xin vui lòng thay đổi khi cần thiết.

   class Stopwatch: NSObject {

  private static var watches = [String:TimeInterval]()

  private static func intervalFromMachTime(time: TimeInterval, useNanos: Bool) -> TimeInterval {
     var info = mach_timebase_info()
     guard mach_timebase_info(&info) == KERN_SUCCESS else { return -1 }
     let currentTime = mach_absolute_time()
     let nanos = currentTime * UInt64(info.numer) / UInt64(info.denom)
     if useNanos {
        return (TimeInterval(nanos) - time)
     }
     else {
        return (TimeInterval(nanos) - time) / TimeInterval(NSEC_PER_MSEC)
     }
  }

  static func start(name: String) {
     var info = mach_timebase_info()
     guard mach_timebase_info(&info) == KERN_SUCCESS else { return }
     let currentTime = mach_absolute_time()
     let nanos = currentTime * UInt64(info.numer) / UInt64(info.denom)
     watches[name] = TimeInterval(nanos)
  }

  static func timeElapsed(name: String) {
     return timeElapsed(name: name, useNanos: false)
  }

  static func timeElapsed(name: String, useNanos: Bool) {
     if let start = watches[name] {
        let unit = useNanos ? "nanos" : "ms"
        print("*** \(name) elapsed \(unit): \(intervalFromMachTime(time: start, useNanos: useNanos))")
     }
  }

}

Dựa trên câu trả lời của Franklin Yu và bình luận của Cur

Chi tiết

• Xcode 10.1 (10B61)
• Swift 4.2

Giải pháp 1

đo lường(_:)

Giải pháp 2

import Foundation

class Measurer<T: Numeric> {

    private let startClosure: ()->(T)
    private let endClosure: (_ beginningTime: T)->(T)

    init (startClosure: @escaping ()->(T), endClosure: @escaping (_ beginningTime: T)->(T)) {
        self.startClosure = startClosure
        self.endClosure = endClosure
    }

    init (getCurrentTimeClosure: @escaping ()->(T)) {
        startClosure = getCurrentTimeClosure
        endClosure = { beginningTime in
            return getCurrentTimeClosure() - beginningTime
        }
    }

    func measure(closure: ()->()) -> T {
        let value = startClosure()
        closure()
        return endClosure(value)
    }
}

Sử dụng giải pháp 2

// Sample with ProcessInfo class

m = Measurer { ProcessInfo.processInfo.systemUptime }
time = m.measure {
    _ = (1...1000).map{_ in Int(arc4random()%100)}
}
print("ProcessInfo: \(time)")

// Sample with Posix clock API

m = Measurer(startClosure: {Double(clock())}) { (Double(clock()) - $0 ) / Double(CLOCKS_PER_SEC) }
time = m.measure {
    _ = (1...1000).map{_ in Int(arc4random()%100)}
}
print("POSIX: \(time)")