C#如何实现纳秒级的计时器功能

在 C#开发过程中，经常需要用到定时器，如果只是为了开启一个线程，或者异步的做一些事情倒还好，直接使用 Form 或者 Thread 的 Timer 功能即可。

但是如果需求是比较精确的计时功能，这个 Timer 就极不好用了，因为他们是线程上的定时器，会受到系统调度的干扰，精度非常差，CPU 使用率高一点点就会影响计时精度。

常用的 Windows API 方法 GetTickCount() 返回系统启动后经过的毫秒数。另一方面，GetTickCount() 函数仅有 1ms 的分辨精度，精度也很不好。

我们要另外寻找一种方法来精确测量时间。

Win32 API 使用 QueryPerformanceCounter() 和 QueryPerformanceFrequency() 方法支持高精度计时。这些方法，比“标准的”毫秒精度的计时方法如 GetTickCount() 之类有高得多的精度。

虽然在 C# 中使用“非托管”的 API 函数会有一定的开销，但比起使用一点都不精确的 GetTickCount() API 函数来说要好得多了。

下面的类实现了 QueryPerformanceCounter() 和 QueryPerformanceFrequency() API 函数功能的封装。

using System;using System.Runtime.InteropServices;using System.ComponentModel;using System.Threading;
namespace Win32{    internal class HighTimer    {        [DllImport("Kernel32.dll")]        private static extern bool QueryPerformanceCounter(out long lpPerformanceCount);
        [DllImport("Kernel32.dll")]        private static extern bool QueryPerformanceFrequency(out long lpFrequency);
        private long startTime, stopTime;        private long freq;
        // 构造函数        public HighTimer()        {            startTime = 0;            stopTime = 0;
            if (QueryPerformanceFrequency(out freq) == false)            {                // 不支持高性能计数器                throw new Win32Exception();            }        }
        // 开始计时器        public void Start()        {            // 来让等待线程工作            Thread.Sleep(0);            QueryPerformanceCounter(out startTime);        }
        // 停止计时器        public void Stop()        {            QueryPerformanceCounter(out stopTime);        }
        // 返回计时器经过时间(单位：秒)        public double Duration        {            get            {                return (double)(stopTime - startTime) / (double)freq;            }        }    }}

上面封装类的使用方法：

HighTimer pt = new HighTimer();    // 创建新的 HighTimer 对象pt.Start();                         // 启动计时器Console.WriteLine("Test/n");        // 需要计时的代码pt.Stop();                          // 停止计时器Console.WriteLine("Duration: {0} sec/n", pt.Duration); // 打印需要计时部分代码的用时