如何获取当前TAI时间

如何在Linux中使用Java或C++获得当前TAI时间（以毫秒为单位）？

我需要这一点的原因是能够在很长一段时间内（以年为单位）准确地获取时间戳，并且仍然能够对它们进行比较，而不必担心闰秒。在一闰秒内可以进行多次测量，并且所有测量都必须是明确的、单调递增的和线性递增的。这将是一个专用的Linux服务器。这是一个科学项目，需要大约0.5秒的精度。

我目前不想投资GPS计时器，希望使用NTP来pool.NTP.org，以保持系统时钟正常运行。

我研究了以下解决方案：

Java 8或ThreeTen项目获得TAIInstant的唯一方法是使用Instant，然后对其进行转换，根据规范，"根据UTC-SLS，从Instant的转换在闰秒附近不会完全准确。"这本身并不是什么大不了的事（事实上，使用UTC-SLS也是可以接受的）。然而，在Instant类中使用now（）似乎只是System.currentTimeMillis（）的包装器，这让我认为在闰秒期间，时间仍然是模糊的，项目实际上不会给我TAI时间。Java 8规范还规定：

使用JSR-310 API实现Java时间尺度不是需要提供亚秒精度的任何时钟，或者进展单调或平稳。因此，实施不需要实际执行UTC-SLS转换或以其他方式注意闰秒。

使用右/？时区这看起来是可行的，但我不确定实现是否足够智能，可以在闰秒内继续工作，或者System.currentTimeMillis（）是否会给TAI时间。换言之，底层实现是否仍然使用UTC，从而在闰秒期间给出一个不明确的时间，然后将其转换为TAI，或者使用右侧/时区是否总是使用System.currentTimeMillis（）与TAI一起工作（即即使在闰秒）？

使用CLOCK_TAI我尝试在Linux内核中使用CLOCK_TAI，但在测试中发现它与CLOCK_REALTIME完全相同：代码：

#include <iostream>
#include <time.h>
long sec(int clock)
{
    struct timespec gettime_now;
    clock_gettime(clock, &gettime_now);
    return gettime_now.tv_sec;
}
int main()
{
    std::cout << sec(0) << std::endl;       // CLOCK_REALTIME
    std::cout << sec(1) << std::endl;       // CLOCK_MONOTONIC
    std::cout << sec(11) << std::endl;      // CLOCK_TAI
    return 0;
}

结果很简单：

1427744797
6896
1427744797

使用CLOCK_MONOTONIC这样做的问题是，即使计算机重新启动，时间戳也需要保持有效和可比较。

CLOCK_REALTIME和CLOCK_TAI返回相同的值，因为内核参数tai_offset为零。

使用adjtimex(timex tmx)进行检查并读取值。我认为如果它足够新（>4.2.6）并且有一个闰秒文件，ntpd会设置它。它也可以从上游服务器获得，但我还无法验证。调用adjtimex()可以在以root身份运行时手动设置tai_offset。adjtimex需要一个新的ish man页面来查看要设置的参数。我的debian man页面太旧了，但命令有效。

除了正确接受的答案外，我还提到免费的Java库Time4J（最低版本v4.1）作为可能的解决方案，因为

我写它是为了填补Java世界中的一个空白（java.time不能做到所有）
到目前为止给出的其他答案只涉及C++（但您也要求使用Java）
它的工作原理与@user3427419描述的原理相同

它使用基于System.nanoTime()的单调时钟，但甚至允许通过接口TickProvider进行自定义实现。为了进行校准，您可以使用net.time4j.SystemClock.MONOTONIC，也可以使用名为SntpConnector的SNTP时钟，它只需要一些简单的配置即可连接到您想要的任何NTP时间服务器。由于内置的闰秒表，Time4J甚至可以在本月底以ISO-8601表示法或任何时区的格式化本地时间戳字符串（使用i18n模块）向您显示宣布的闰秒。

时钟的重新校准（在NTP的情况下-重新连接）是可能的，这意味着时钟可以适应中间时间调整（尽管我强烈建议在测量期间或闰秒期间不要这样做）。尽管在某些情况下，SNTP时钟的这种重新连接通常会导致时间倒退，但Time4J试图应用平滑算法（如果在时钟配置中激活）以确保单调行为。详细文档可在线获取。

示例：

// Step 0: configure your clock
String ntpServer = "ptbtime1.ptb.de";
SntpConnector clock = new SntpConnector(ntpServer);
// Step 1: Timestamp start of the program and associate it with a counter
clock.connect(); 
// Step 2: Use the counter for sequential measurements at fixed intervals
Moment m = clock.currentTime();
System.out.println(m); // possible output = 2015-06-30T23:59:60,123456789Z
// Step 3: Timestamp new counter value(s) as necessary to keep your data adequately synced
clock.connect();

我怀疑是否有任何基于C++的解决方案更简单。还可以在DZone上研究更多的代码演示。

更新（回答评论中的问题）：

如何自动下载给定IETF资源以获得新的闰秒并将其转换为Time4J特定格式的稍微简化的解决方案可能如下所示：

URL url = new URL("https://www.ietf.org/timezones/data/leap-seconds.list");
BufferedReader br =
    new BufferedReader(
        new InputStreamReader(url.openStream(), "US-ASCII"));
String line;
PlainDate expires = null;
Moment ntpEpoch = PlainTimestamp.of(1900, 1, 1, 0, 0).atUTC();
List<PlainDate> events = new ArrayList<PlainDate>();
try {
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        if (line.startsWith("#@")) {
            long expraw = Long.parseLong(line.substring(2).trim());
            expires = ntpEpoch.plus(
              expraw, TimeUnit.SECONDS)
            .toZonalTimestamp(ZonalOffset.UTC).toDate();
            continue;
        } else if (line.startsWith("#")) {
            continue; // comment line
        }
        // this works for some foreseeable future
        long epoch = Long.parseLong(line.substring(0, 10)); 
        // this is no leap second 
        // but just the official introduction of modern UTC scale
        if (epoch == 2272060800L) {
            continue;
        }
        // -1 because we don't want to associate 
        // the leap second with the following day
        PlainDate event = 
          ntpEpoch.plus(epoch - 1, TimeUnit.SECONDS)
                  .toZonalTimestamp(ZonalOffset.UTC).toDate();
        events.add(event); // we don't assume any negative leap seconds here for simplicity
    }
} finally {
    br.close();
}
// now let's write the result into time4j-format
// use a location relative to class path of main program (see below)
String path = "C:/work/leapseconds.txt"; 
Writer writer = new FileWriter(new File(path));
String sep = System.getProperty("line.separator");
try {
    for (PlainDate event : events) {
        writer.write(event + ", +" + sep);
    }
    writer.write("@expires=" + expires + sep);
} finally {
    writer.close();
}
System.out.println(
  "Leap second file was successfully written from IETF-resource.");
// And finally, we can start the main program in a separate process
// with the system property "net.time4j.scale.leapseconds.path"
// set to our leapsecond file path (must be relative to class path)

一些注意事项：

我建议将此代码作为简单批处理程序调用的子程序编写，以避免主程序依赖于互联网连接。这个批处理文件最终将调用具有上述系统属性的主程序。如果设置此属性，则闰秒将从指定的文件中读取，并且任何最终可用的tzdata模块都将停止以产生任何并发的闰秒信息。

我需要它的原因是能够准确地获取时间戳在很长一段时间内（大约几年）仍然能够比较它们，而不用担心闰秒。这是可能的在一个闰秒内进行多次测量测量需要是明确的、单调递增的，并且线性增加。

那么你的设计是次优的。你不能利用时间，然后以某种方式干预闰秒。事实上，这种情况经常出现，人们也陷入了使用挂钟进行时间戳测量的陷阱。

时间戳程序的开始并将其与计数器关联
使用计数器以固定间隔进行顺序测量
根据需要对新计数器值进行时间戳，以保持数据充分同步

如果你在第二秒可能发生的1秒（午夜！）内避免了时间戳，你就可以自由回家了，因为这些时间可以稍后调整。

现在，如果你坚持使用没有计数器的TAI，你所需要的只是一个需要考虑闰秒的表。然后只使用单调时间。还有一些库可以为你做这件事，但它们可能已经过时了，所以你必须自己维护它们，

http://skarnet.org/software/skalibs/libstddjb/tai.html

您必须实现基于C++std:：steady_clock或类似功能的TAI时钟。要同步您的TAI时钟，您可以依靠GPS或NTP。

NTP的选项TAI：您的TAI实现需要有关闰秒的知识。NTP协议或参考资源可能是当前和未来闰秒的最可靠来源。

选项TAI从GPS：GPS时钟有一个固定的偏移到TAI，你不必干扰闰秒

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