客户端秒级时间同步方案

在客户端开发中，往往会有一些功能对时间要求比较严格，客户端需要获取到当前最准确的时间。但由于客户端环境多种多样，我们无法保证直接在客户端设备上获取到的时间是最准确的时间。
对于某些问题设备来说，设备时间与比当前实际的时间差了几个小时，甚至几天的情况都存在。倘若某功能依赖于当前时间，而客户端所提供的时间不准，就往往会给客户造成一些困扰。

那么，客户端如何能够获取到当前最准确的时间呢？

从服务器同步时间

我们首先想到的是，服务器可以提供一个获取当前时间戳的接口。客户端每次获取当前时间时，都直接从服务器拉数据就可以了。

这个方案简单粗暴，但是问题也可以一眼看出：
每次都从服务器拉时间，一方面会对服务器造成一些压力；另一方面网络也存在时延损耗和不稳定的可能，将会减低客户端的体验。

只拉取一次时间

那么，能不能只从服务器拉取一次时间，不用每次都访问服务器呢？
我们可以在客户端初始化的时候，拉取一次时间接口。
记此时的服务器时间为 server_init_time，同时获取到当前客户端的时间, 记为 local_init_time。

当客户端需要获取当前的准确时间的时候，首先得到客户端的当前时间 记为 local_now_time
那么，当前最准确的时间就可以通过一个简单的差值计算得到。

server_now_time = server_init_time + (local_now_time - local_init_time)

通过计算两次本地时间的差值，就可以推出当前服务器的时间了。

网络时延的损耗

上述方案实际上已经能够准确的获取到当前服务器的时间了。
但是仍然有个不严谨的地方：
在该方案中，我们假设 server_init_time 和 local_init_time 是同一时刻。
但实际上并不是这样的。server_init_time 只是 http 请求到达服务器的时间。
server_init_time 和 local_init_time 还差一个请求返回时间。

我们都知道网络是不可靠的，严重情况下，一次网络时延可以达到数秒。这对于时间校准的也会造成一些小小的干扰。

基于这个问题，我们可以假设 客户端发出请求到服务器的时间 与 服务器回复请求到客户端的时间 基本是一致的。虽然在实际情况下，有可能存在偏差。

此时

server_init_time = server_init_time - delta / 2;

其中 delta 是指一次请求的总时延。

防止客户端运行期间时间改变

基于以上考虑，我们的时间校准方案已经基本上可以满足大多数客户端的需求了。

但是，你永远也不会知道客户端会出现什么情况。
假如，在软件运行期间，无论是出于被动还是用户有意主动的修改，客户端的时间发生了变化。那么，以上通过计算两次本地时间差值来获取准确时间的方案将会失效。

因此，我们需要使用一个不随本地时间变化的维度作为校对的标准。我们首先想到了开机时长，开机时长是指当前时刻距离设备开机时刻的毫秒数，而这个东西是不随设备的时钟变化的。
因此我们的公式可以修改为：

server_now_time = server_init_time + (local_now_tickcount - local_init_tickout)

local_now_tickcount 和 local_init_tickout 分别指的是设备当前的开机时长和初始化阶段用户的开机时长。

时间溢出

使用开机时长作为校对的标准的方案，看似完美无缺，实际上仍然存在着一些意想不到的问题…

以 Windows 为例，C# 用来返回开机时长的方法 Environment.TickCount 是 int32 类型的，单位为 ms。
我们可以简单计算下，一天大概有 24 * 60 * 60 * 1000 = 86400000 毫秒，而 int32 的最大值是 2^31 - 1 = 2147483647

这也就意味着，当开机时间超过 2147483647 / 86400000 = 24.85 天的时候 int32 就溢出了。。
也就意味着，如果我们的客户端软件运行在一个 25 天未关机的设备上，那么软件的时间校准将会出现严重的问题。。。

在真实的情况下，客户端设备 25 天不关机的情况太常见了。
那么，如果解决此问题呢？

我们发现 C# 有一个 StopWatch 函数，常常用来统计函数运行时长。而它的时间表示 stopWatch.ElapsedMilliseconds 是 long 型的。同时，StopWatch 是基于 Timer 实现的时间统计，也不与本地时钟相关。

那么，与利用开机时长的方案类似，我们在软件初始化时，开启一个 StopWatch。每次获取准确时间的时候，将 stopWatch 中记录的当前耗时时间与服务器初始时间相加，即可得到当前的准确时间。

最终的时间校准方案如下：

server_init_time = server_init_time - delta / 2;
server_now_time = server_init_time + stopWatch.ElapsedMilliseconds / 1000

定期校准

考虑到时间越长，有可能本地时间与服务器时间的偏差逐渐加大。可以采用定时器，定时对本地时间进行重新校准。

基于以上方案，我们就实现了客户端与后台时间的秒级时间同步方案。