客户端实现准确的服务器时间同步

一、问题描述

需要解决的问题很简单，就是如何在页面上比较准确的显示服务器时间。目前比较常用的方法就是根据基准时间使用setTimeout或setInterval来计算最新的时间，这样的问题在于setTimeout与setInterval的时间精度比较低，经测试一分钟大概能相差几秒（与电脑性能以及运行的任务也相关），这样的精度在某些需求下是无法满足的。除此之外，如果要获得比较准确的时间可以定期与服务器进行校准，只是这样实现的成本大一些。

本文尝试了一种改良的客户端实现时间同步的方式，具有以下的特点：

• 1. 根据基准时间进行纯客户端计算，无需服务器校准
• 2. 时间精度与客户端系统时间保持一致
• 3. 不受客户端时间与服务器时间不同步造成的影响
• 4. 不受客户端系统时间发生修改造成的影响
• 5. 不受页面前进后退造成的影响

二、具体实现

1. 为了解决原方案中的时间精度问题，这里不再使用setTimeout和setInterval来直接计算时间，而是直接使用客户端时间(CT)。不过客户端时间很可能与服务器时间(ST)不同步，这需要在页面加载的时候计算出客户端与服务器的时间差值(ΔT)，这样只需在客户端时间上做一下修正即可得到准确的服务器时间(ST’ = CT – ΔT)。

2. 由于客户端时间很可能被用户修改，因此直接按照步骤1中的方式计算，一旦用户修改了时间，计算出来的服务器时间也将随之发生变化。这就需要检测出客户端时间的变化并消除这个变化。检测的方法很简单，即在每个计算周期(T)都将当时的客户端时间(CT2)与上一个周期的客户端时间(CT1)做比较，一旦两个周期的差值(ΔT’ = CT2 – CT1 – T)大于某个预设值(S)时就将差值(ΔT’)加入到ΔT中，即此时的ΔT = ΔT + ΔT’。之所以需要设置一个预设值，是因为每个周期的时间本身不是固定的(依赖于setTimeout)，因此ΔT’并不会等于0，如果每次都将setTimeout造成的误差作为CT与ST之间的误差将会造成计算不准确。经过以上的计算，用户修改时间后将不会对计算结果产生影响。

3. 经JK提醒，完成以上两步还有一个问题，当用户离开当前页面之后后退回页面时，时间计算不准确。问题在于基准时间是服务器给的，在第一次进入页面的时候确定，当用户后退回当前页面时，基准时间并没有变，这样会导致重新从过期的基准时间开始计算，导致不准确。需要解决这个问题就是需要解决跨页面的数据存储问题，这在之前的《Ajax应用中浏览器历史的兼容性解决方案》一文中已经说明，即通过表单元素来记忆。具体的实现方案是，页面第一次加载时创建两个input，一个用于存储最近一次的客户端时间，一个用于存储最近一次的基准时间。如果发现已经存在input（前进、后退、非强制刷新）则比较上一次的客户端时间与当前客户端时间，如果其差值大于某个预设值则像步骤2中一样进行校准，只不过使用的将是最新的基准值。

具体的代码实现如下，例子可以参考这里

	/*定义*/
	var SyncTimer = (function(){
		/*跨页面数据存储器*/
		//存储最近一次的客户端时间，用于在页面前进、后退时进行时间矫正
		var memoryElementID = 'sync_timer_memory_el';
		//存储矫正后的最新基准时间，当页面前进、后退到当前页面时会以此值为新的基准时间
		var memoryBaseTimeElementID = 'sync_timer_memory_base_time_el';
		document.write('
');
		document.write('
');
		return{
			/*
			 * @param { Integer } baseTime 基准时间
			 * @param { Function } updater 时间更新时的监听器
			 * @param { Integer } interval 校准计算周期时长，默认为200ms。
			 * @param { Integer } threshold 两个检查周期之间的时间误差（差值-周期时长）如果大于阈值则视为客户端时间有调整，默认为500ms。
			 */
			run: function(baseTime,updater,interval,threshold){
				interval = interval || 200;
				threshold = threshold || 500;					
				var memoryEl = document.getElementById(memoryElementID);
				var baseTimeEl = document.getElementById(memoryBaseTimeElementID);
				/*前进、后退或刷新，则矫正baseTime*/
				if( memoryEl.value != '' ){
					//计算当前客户端时间与上次存储的客户端时间之差，如果差值超过阈值则更新基准时间
					var diff = +new Date - parseInt(memoryEl.value);
					if( Math.abs( diff ) - interval > threshold ){
						baseTime = parseInt(baseTimeEl.value);
						baseTime += diff;
					}
				}
				var ct = +new Date;
				var diff = ct - baseTime;
				var pt = ct,cct;
				(function(){
					cct = +new Date;
					/*计算当前计算周期与上一个计算周期的时间差，如果差值大于设定的阈值则进行矫正（处理客户端时间调整的情况）*/
					var secDiff = cct - pt;
					if( Math.abs( secDiff ) - interval > threshold ){
						diff += (secDiff - interval);
					}
					var fixedTime = cct - diff;
					updater( fixedTime );
					pt = memoryEl.value = cct;
					baseTimeEl.value = fixedTime;
					setTimeout(arguments.callee,interval);
				})();
			}
		}
	})();
	/*使用*/
	window.onload = function(){
		var serverTime = parseInt($('dateWrapper').getAttribute('date'))*1000;
		SyncTimer.run(serverTime,function(date){
			var d = new Date(date);
			$('dateWrapper').innerHTML = d.format('yyyy-MM-dd hh:mm:ss');
			$('dateWrapper').setAttribute('date',parseInt(date/1000));
		});
	}
	

三、总结

• 总体实现还是比较麻烦，如果对时间精度要求不高可不必这么做。
• 还有一种情况未解决：用户从当前页面进入别的页面后修改客户端时间，之后后退到当前页面，此时时间计算不正确，但是暂时未找到解决方案。
• 此外发现两个有意思的东西：1. 在Firefox下如果将客户端时间改慢会导致setInterval停止运行，而setTimeout则不会；2. 在Chrome中，当用户修改了客户端时间后，setInterval中取到的Date的值并不会随用户的修改而修改。