Upstream version 9.38.198.0
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / base / time / time_win.cc
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5
6 // Windows Timer Primer
7 //
8 // A good article:  http://www.ddj.com/windows/184416651
9 // A good mozilla bug:  http://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=363258
10 //
11 // The default windows timer, GetSystemTimeAsFileTime is not very precise.
12 // It is only good to ~15.5ms.
13 //
14 // QueryPerformanceCounter is the logical choice for a high-precision timer.
15 // However, it is known to be buggy on some hardware.  Specifically, it can
16 // sometimes "jump".  On laptops, QPC can also be very expensive to call.
17 // It's 3-4x slower than timeGetTime() on desktops, but can be 10x slower
18 // on laptops.  A unittest exists which will show the relative cost of various
19 // timers on any system.
20 //
21 // The next logical choice is timeGetTime().  timeGetTime has a precision of
22 // 1ms, but only if you call APIs (timeBeginPeriod()) which affect all other
23 // applications on the system.  By default, precision is only 15.5ms.
24 // Unfortunately, we don't want to call timeBeginPeriod because we don't
25 // want to affect other applications.  Further, on mobile platforms, use of
26 // faster multimedia timers can hurt battery life.  See the intel
27 // article about this here:
28 // http://softwarecommunity.intel.com/articles/eng/1086.htm
29 //
30 // To work around all this, we're going to generally use timeGetTime().  We
31 // will only increase the system-wide timer if we're not running on battery
32 // power.  Using timeBeginPeriod(1) is a requirement in order to make our
33 // message loop waits have the same resolution that our time measurements
34 // do.  Otherwise, WaitForSingleObject(..., 1) will no less than 15ms when
35 // there is nothing else to waken the Wait.
36
37 #include "base/time/time.h"
38
39 #pragma comment(lib, "winmm.lib")
40 #include <windows.h>
41 #include <mmsystem.h>
42
43 #include "base/basictypes.h"
44 #include "base/cpu.h"
45 #include "base/lazy_instance.h"
46 #include "base/logging.h"
47 #include "base/synchronization/lock.h"
48
49 using base::Time;
50 using base::TimeDelta;
51 using base::TimeTicks;
52
53 namespace {
54
55 // From MSDN, FILETIME "Contains a 64-bit value representing the number of
56 // 100-nanosecond intervals since January 1, 1601 (UTC)."
57 int64 FileTimeToMicroseconds(const FILETIME& ft) {
58   // Need to bit_cast to fix alignment, then divide by 10 to convert
59   // 100-nanoseconds to milliseconds. This only works on little-endian
60   // machines.
61   return bit_cast<int64, FILETIME>(ft) / 10;
62 }
63
64 void MicrosecondsToFileTime(int64 us, FILETIME* ft) {
65   DCHECK_GE(us, 0LL) << "Time is less than 0, negative values are not "
66       "representable in FILETIME";
67
68   // Multiply by 10 to convert milliseconds to 100-nanoseconds. Bit_cast will
69   // handle alignment problems. This only works on little-endian machines.
70   *ft = bit_cast<FILETIME, int64>(us * 10);
71 }
72
73 int64 CurrentWallclockMicroseconds() {
74   FILETIME ft;
75   ::GetSystemTimeAsFileTime(&ft);
76   return FileTimeToMicroseconds(ft);
77 }
78
79 // Time between resampling the un-granular clock for this API.  60 seconds.
80 const int kMaxMillisecondsToAvoidDrift = 60 * Time::kMillisecondsPerSecond;
81
82 int64 initial_time = 0;
83 TimeTicks initial_ticks;
84
85 void InitializeClock() {
86   initial_ticks = TimeTicks::Now();
87   initial_time = CurrentWallclockMicroseconds();
88 }
89
90 }  // namespace
91
92 // Time -----------------------------------------------------------------------
93
94 // The internal representation of Time uses FILETIME, whose epoch is 1601-01-01
95 // 00:00:00 UTC.  ((1970-1601)*365+89)*24*60*60*1000*1000, where 89 is the
96 // number of leap year days between 1601 and 1970: (1970-1601)/4 excluding
97 // 1700, 1800, and 1900.
98 // static
99 const int64 Time::kTimeTToMicrosecondsOffset = GG_INT64_C(11644473600000000);
100
101 bool Time::high_resolution_timer_enabled_ = false;
102 int Time::high_resolution_timer_activated_ = 0;
103
104 // static
105 Time Time::Now() {
106   if (initial_time == 0)
107     InitializeClock();
108
109   // We implement time using the high-resolution timers so that we can get
110   // timeouts which are smaller than 10-15ms.  If we just used
111   // CurrentWallclockMicroseconds(), we'd have the less-granular timer.
112   //
113   // To make this work, we initialize the clock (initial_time) and the
114   // counter (initial_ctr).  To compute the initial time, we can check
115   // the number of ticks that have elapsed, and compute the delta.
116   //
117   // To avoid any drift, we periodically resync the counters to the system
118   // clock.
119   while (true) {
120     TimeTicks ticks = TimeTicks::Now();
121
122     // Calculate the time elapsed since we started our timer
123     TimeDelta elapsed = ticks - initial_ticks;
124
125     // Check if enough time has elapsed that we need to resync the clock.
126     if (elapsed.InMilliseconds() > kMaxMillisecondsToAvoidDrift) {
127       InitializeClock();
128       continue;
129     }
130
131     return Time(elapsed + Time(initial_time));
132   }
133 }
134
135 // static
136 Time Time::NowFromSystemTime() {
137   // Force resync.
138   InitializeClock();
139   return Time(initial_time);
140 }
141
142 // static
143 Time Time::FromFileTime(FILETIME ft) {
144   if (bit_cast<int64, FILETIME>(ft) == 0)
145     return Time();
146   if (ft.dwHighDateTime == std::numeric_limits<DWORD>::max() &&
147       ft.dwLowDateTime == std::numeric_limits<DWORD>::max())
148     return Max();
149   return Time(FileTimeToMicroseconds(ft));
150 }
151
152 FILETIME Time::ToFileTime() const {
153   if (is_null())
154     return bit_cast<FILETIME, int64>(0);
155   if (is_max()) {
156     FILETIME result;
157     result.dwHighDateTime = std::numeric_limits<DWORD>::max();
158     result.dwLowDateTime = std::numeric_limits<DWORD>::max();
159     return result;
160   }
161   FILETIME utc_ft;
162   MicrosecondsToFileTime(us_, &utc_ft);
163   return utc_ft;
164 }
165
166 // static
167 void Time::EnableHighResolutionTimer(bool enable) {
168   // Test for single-threaded access.
169   static PlatformThreadId my_thread = PlatformThread::CurrentId();
170   DCHECK(PlatformThread::CurrentId() == my_thread);
171
172   if (high_resolution_timer_enabled_ == enable)
173     return;
174
175   high_resolution_timer_enabled_ = enable;
176 }
177
178 // static
179 bool Time::ActivateHighResolutionTimer(bool activating) {
180   if (!high_resolution_timer_enabled_ && activating)
181     return false;
182
183   // Using anything other than 1ms makes timers granular
184   // to that interval.
185   const int kMinTimerIntervalMs = 1;
186   MMRESULT result;
187   if (activating) {
188     result = timeBeginPeriod(kMinTimerIntervalMs);
189     high_resolution_timer_activated_++;
190   } else {
191     result = timeEndPeriod(kMinTimerIntervalMs);
192     high_resolution_timer_activated_--;
193   }
194   return result == TIMERR_NOERROR;
195 }
196
197 // static
198 bool Time::IsHighResolutionTimerInUse() {
199   // Note:  we should track the high_resolution_timer_activated_ value
200   // under a lock if we want it to be accurate in a system with multiple
201   // message loops.  We don't do that - because we don't want to take the
202   // expense of a lock for this.  We *only* track this value so that unit
203   // tests can see if the high resolution timer is on or off.
204   return high_resolution_timer_enabled_ &&
205       high_resolution_timer_activated_ > 0;
206 }
207
208 // static
209 Time Time::FromExploded(bool is_local, const Exploded& exploded) {
210   // Create the system struct representing our exploded time. It will either be
211   // in local time or UTC.
212   SYSTEMTIME st;
213   st.wYear = exploded.year;
214   st.wMonth = exploded.month;
215   st.wDayOfWeek = exploded.day_of_week;
216   st.wDay = exploded.day_of_month;
217   st.wHour = exploded.hour;
218   st.wMinute = exploded.minute;
219   st.wSecond = exploded.second;
220   st.wMilliseconds = exploded.millisecond;
221
222   FILETIME ft;
223   bool success = true;
224   // Ensure that it's in UTC.
225   if (is_local) {
226     SYSTEMTIME utc_st;
227     success = TzSpecificLocalTimeToSystemTime(NULL, &st, &utc_st) &&
228               SystemTimeToFileTime(&utc_st, &ft);
229   } else {
230     success = !!SystemTimeToFileTime(&st, &ft);
231   }
232
233   if (!success) {
234     NOTREACHED() << "Unable to convert time";
235     return Time(0);
236   }
237   return Time(FileTimeToMicroseconds(ft));
238 }
239
240 void Time::Explode(bool is_local, Exploded* exploded) const {
241   if (us_ < 0LL) {
242     // We are not able to convert it to FILETIME.
243     ZeroMemory(exploded, sizeof(*exploded));
244     return;
245   }
246
247   // FILETIME in UTC.
248   FILETIME utc_ft;
249   MicrosecondsToFileTime(us_, &utc_ft);
250
251   // FILETIME in local time if necessary.
252   bool success = true;
253   // FILETIME in SYSTEMTIME (exploded).
254   SYSTEMTIME st = {0};
255   if (is_local) {
256     SYSTEMTIME utc_st;
257     // We don't use FileTimeToLocalFileTime here, since it uses the current
258     // settings for the time zone and daylight saving time. Therefore, if it is
259     // daylight saving time, it will take daylight saving time into account,
260     // even if the time you are converting is in standard time.
261     success = FileTimeToSystemTime(&utc_ft, &utc_st) &&
262               SystemTimeToTzSpecificLocalTime(NULL, &utc_st, &st);
263   } else {
264     success = !!FileTimeToSystemTime(&utc_ft, &st);
265   }
266
267   if (!success) {
268     NOTREACHED() << "Unable to convert time, don't know why";
269     ZeroMemory(exploded, sizeof(*exploded));
270     return;
271   }
272
273   exploded->year = st.wYear;
274   exploded->month = st.wMonth;
275   exploded->day_of_week = st.wDayOfWeek;
276   exploded->day_of_month = st.wDay;
277   exploded->hour = st.wHour;
278   exploded->minute = st.wMinute;
279   exploded->second = st.wSecond;
280   exploded->millisecond = st.wMilliseconds;
281 }
282
283 // TimeTicks ------------------------------------------------------------------
284 namespace {
285
286 // We define a wrapper to adapt between the __stdcall and __cdecl call of the
287 // mock function, and to avoid a static constructor.  Assigning an import to a
288 // function pointer directly would require setup code to fetch from the IAT.
289 DWORD timeGetTimeWrapper() {
290   return timeGetTime();
291 }
292
293 DWORD (*tick_function)(void) = &timeGetTimeWrapper;
294
295 // Accumulation of time lost due to rollover (in milliseconds).
296 int64 rollover_ms = 0;
297
298 // The last timeGetTime value we saw, to detect rollover.
299 DWORD last_seen_now = 0;
300
301 // Lock protecting rollover_ms and last_seen_now.
302 // Note: this is a global object, and we usually avoid these. However, the time
303 // code is low-level, and we don't want to use Singletons here (it would be too
304 // easy to use a Singleton without even knowing it, and that may lead to many
305 // gotchas). Its impact on startup time should be negligible due to low-level
306 // nature of time code.
307 base::Lock rollover_lock;
308
309 // We use timeGetTime() to implement TimeTicks::Now().  This can be problematic
310 // because it returns the number of milliseconds since Windows has started,
311 // which will roll over the 32-bit value every ~49 days.  We try to track
312 // rollover ourselves, which works if TimeTicks::Now() is called at least every
313 // 49 days.
314 TimeDelta RolloverProtectedNow() {
315   base::AutoLock locked(rollover_lock);
316   // We should hold the lock while calling tick_function to make sure that
317   // we keep last_seen_now stay correctly in sync.
318   DWORD now = tick_function();
319   if (now < last_seen_now)
320     rollover_ms += 0x100000000I64;  // ~49.7 days.
321   last_seen_now = now;
322   return TimeDelta::FromMilliseconds(now + rollover_ms);
323 }
324
325 bool IsBuggyAthlon(const base::CPU& cpu) {
326   // On Athlon X2 CPUs (e.g. model 15) QueryPerformanceCounter is
327   // unreliable.  Fallback to low-res clock.
328   return cpu.vendor_name() == "AuthenticAMD" && cpu.family() == 15;
329 }
330
331 // Overview of time counters:
332 // (1) CPU cycle counter. (Retrieved via RDTSC)
333 // The CPU counter provides the highest resolution time stamp and is the least
334 // expensive to retrieve. However, the CPU counter is unreliable and should not
335 // be used in production. Its biggest issue is that it is per processor and it
336 // is not synchronized between processors. Also, on some computers, the counters
337 // will change frequency due to thermal and power changes, and stop in some
338 // states.
339 //
340 // (2) QueryPerformanceCounter (QPC). The QPC counter provides a high-
341 // resolution (100 nanoseconds) time stamp but is comparatively more expensive
342 // to retrieve. What QueryPerformanceCounter actually does is up to the HAL.
343 // (with some help from ACPI).
344 // According to http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2005/09/02/459952.aspx
345 // in the worst case, it gets the counter from the rollover interrupt on the
346 // programmable interrupt timer. In best cases, the HAL may conclude that the
347 // RDTSC counter runs at a constant frequency, then it uses that instead. On
348 // multiprocessor machines, it will try to verify the values returned from
349 // RDTSC on each processor are consistent with each other, and apply a handful
350 // of workarounds for known buggy hardware. In other words, QPC is supposed to
351 // give consistent result on a multiprocessor computer, but it is unreliable in
352 // reality due to bugs in BIOS or HAL on some, especially old computers.
353 // With recent updates on HAL and newer BIOS, QPC is getting more reliable but
354 // it should be used with caution.
355 //
356 // (3) System time. The system time provides a low-resolution (typically 10ms
357 // to 55 milliseconds) time stamp but is comparatively less expensive to
358 // retrieve and more reliable.
359 class HighResNowSingleton {
360  public:
361   HighResNowSingleton()
362     : ticks_per_second_(0),
363       skew_(0) {
364     InitializeClock();
365
366     base::CPU cpu;
367     if (IsBuggyAthlon(cpu))
368       DisableHighResClock();
369   }
370
371   bool IsUsingHighResClock() {
372     return ticks_per_second_ != 0.0;
373   }
374
375   void DisableHighResClock() {
376     ticks_per_second_ = 0.0;
377   }
378
379   TimeDelta Now() {
380     if (IsUsingHighResClock())
381       return TimeDelta::FromMicroseconds(UnreliableNow());
382
383     // Just fallback to the slower clock.
384     return RolloverProtectedNow();
385   }
386
387   int64 GetQPCDriftMicroseconds() {
388     if (!IsUsingHighResClock())
389       return 0;
390     return abs((UnreliableNow() - ReliableNow()) - skew_);
391   }
392
393   int64 QPCValueToMicroseconds(LONGLONG qpc_value) {
394     if (!ticks_per_second_)
395       return 0;
396     // If the QPC Value is below the overflow threshold, we proceed with
397     // simple multiply and divide.
398     if (qpc_value < Time::kQPCOverflowThreshold)
399       return qpc_value * Time::kMicrosecondsPerSecond / ticks_per_second_;
400     // Otherwise, calculate microseconds in a round about manner to avoid
401     // overflow and precision issues.
402     int64 whole_seconds = qpc_value / ticks_per_second_;
403     int64 leftover_ticks = qpc_value - (whole_seconds * ticks_per_second_);
404     int64 microseconds = (whole_seconds * Time::kMicrosecondsPerSecond) +
405                          ((leftover_ticks * Time::kMicrosecondsPerSecond) /
406                           ticks_per_second_);
407     return microseconds;
408   }
409
410  private:
411   // Synchronize the QPC clock with GetSystemTimeAsFileTime.
412   void InitializeClock() {
413     LARGE_INTEGER ticks_per_sec = {0};
414     if (!QueryPerformanceFrequency(&ticks_per_sec))
415       return;  // Broken, we don't guarantee this function works.
416     ticks_per_second_ = ticks_per_sec.QuadPart;
417
418     skew_ = UnreliableNow() - ReliableNow();
419   }
420
421   // Get the number of microseconds since boot in an unreliable fashion.
422   int64 UnreliableNow() {
423     LARGE_INTEGER now;
424     QueryPerformanceCounter(&now);
425     return QPCValueToMicroseconds(now.QuadPart);
426   }
427
428   // Get the number of microseconds since boot in a reliable fashion.
429   int64 ReliableNow() {
430     return RolloverProtectedNow().InMicroseconds();
431   }
432
433   int64 ticks_per_second_;  // 0 indicates QPF failed and we're broken.
434   int64 skew_;  // Skew between lo-res and hi-res clocks (for debugging).
435 };
436
437 static base::LazyInstance<HighResNowSingleton>::Leaky
438     leaky_high_res_now_singleton = LAZY_INSTANCE_INITIALIZER;
439
440 HighResNowSingleton* GetHighResNowSingleton() {
441   return leaky_high_res_now_singleton.Pointer();
442 }
443
444 TimeDelta HighResNowWrapper() {
445   return GetHighResNowSingleton()->Now();
446 }
447
448 typedef TimeDelta (*NowFunction)(void);
449 NowFunction now_function = RolloverProtectedNow;
450
451 bool CPUReliablySupportsHighResTime() {
452   base::CPU cpu;
453   if (!cpu.has_non_stop_time_stamp_counter() ||
454       !GetHighResNowSingleton()->IsUsingHighResClock())
455     return false;
456
457   if (IsBuggyAthlon(cpu))
458     return false;
459
460   return true;
461 }
462
463 }  // namespace
464
465 // static
466 TimeTicks::TickFunctionType TimeTicks::SetMockTickFunction(
467     TickFunctionType ticker) {
468   base::AutoLock locked(rollover_lock);
469   TickFunctionType old = tick_function;
470   tick_function = ticker;
471   rollover_ms = 0;
472   last_seen_now = 0;
473   return old;
474 }
475
476 // static
477 bool TimeTicks::SetNowIsHighResNowIfSupported() {
478   if (!CPUReliablySupportsHighResTime()) {
479     return false;
480   }
481
482   now_function = HighResNowWrapper;
483   return true;
484 }
485
486 // static
487 TimeTicks TimeTicks::Now() {
488   return TimeTicks() + now_function();
489 }
490
491 // static
492 TimeTicks TimeTicks::HighResNow() {
493   return TimeTicks() + HighResNowWrapper();
494 }
495
496 // static
497 bool TimeTicks::IsHighResNowFastAndReliable() {
498   return CPUReliablySupportsHighResTime();
499 }
500
501 // static
502 TimeTicks TimeTicks::ThreadNow() {
503   NOTREACHED();
504   return TimeTicks();
505 }
506
507 // static
508 TimeTicks TimeTicks::NowFromSystemTraceTime() {
509   return HighResNow();
510 }
511
512 // static
513 int64 TimeTicks::GetQPCDriftMicroseconds() {
514   return GetHighResNowSingleton()->GetQPCDriftMicroseconds();
515 }
516
517 // static
518 TimeTicks TimeTicks::FromQPCValue(LONGLONG qpc_value) {
519   return TimeTicks(GetHighResNowSingleton()->QPCValueToMicroseconds(qpc_value));
520 }
521
522 // static
523 bool TimeTicks::IsHighResClockWorking() {
524   return GetHighResNowSingleton()->IsUsingHighResClock();
525 }
526
527 TimeTicks TimeTicks::UnprotectedNow() {
528   if (now_function == HighResNowWrapper) {
529     return Now();
530   } else {
531     return TimeTicks() + TimeDelta::FromMilliseconds(timeGetTime());
532   }
533 }
534
535 // TimeDelta ------------------------------------------------------------------
536
537 // static
538 TimeDelta TimeDelta::FromQPCValue(LONGLONG qpc_value) {
539   return TimeDelta(GetHighResNowSingleton()->QPCValueToMicroseconds(qpc_value));
540 }