時刻が重複して表示されてしまう。

Question

前提・実現したいこと

大学の課題で1秒毎に現在の日時を表示させ20秒間表示したら終了と言う課題が出ています。

課題の注意事項として1秒毎の日時を表示させる為にsleep等を使わず、取得した日時から算出しろと書かれています。
1秒毎に日時の表示をさせる事は出来たのですが、1秒後から19秒後までの日時が重複して出力されてしまっているので、何が原因なのか、どうすれば重複せずに出力出来るのか教えていただきたいです。

ソースコードの形はこのままで教えていただきたいです。

発生している問題・エラーメッセージ

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該当のソースコード

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;
public class Sample{
    public static void main(String[]args){
        SimpleDateFormat d = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
        Calendar c1 = Calendar.getInstance();
        int s1 = c1.get(Calendar.SECOND);
        Calendar c2 = Calendar.getInstance();
        int s2 = c2.get(Calendar.SECOND);
        long s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();
        while(c2.getTimeInMillis() < c1.getTimeInMillis() + 19000){
            c2 = Calendar.getInstance();
            s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();
            if(s3 == 0){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 1000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 2000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 3000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 4000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 5000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 6000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 7000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 8000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 9000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 10000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 11000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 12000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 13000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 14000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 15000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 16000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 17000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 18000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }else if(s3 == 19000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()))
            }
        }
    }
}

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

java

Answer 1

余計な部分を全部省くと、

Calendar c1 = Calendar.getInstance(); 一つ目の時刻を取得
Calendar c2 = Calendar.getInstance(); 二つ目の時刻を取得
while(c2.getTimeInMillis() < c1.getTimeInMillis() + 19000){　一つ目から19秒後未満まで繰り返す
c2 = Calendar.getInstance(); 二つ目の時刻を更新
s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();　差分をとる。
以下ifの山。たまたま、差分が1000とうの切りのいい瞬間だけ、出力する。

というロジックなので、
システムの分解能以上の速度でループが回ると、c2の値が変わらず、差分も変わらず、
そのまま繰り返出力される、みたいな感じでしょうか？

ifでたまたま切りのいいタイミングを抜くのではなく、
1秒単位に、閾値を用意しておいて、それを超えていたら、表示して、閾値を次の1秒単位に更新。
みたいな感じにするといいのではないでしょうか。

例えばこんなとか。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;
public class Main{
    public static void main(String[]args){
        SimpleDateFormat d = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
        Calendar c2;
        long s3 = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        for(int i=0; i<20; i++){
            while((c2 = Calendar.getInstance()).getTimeInMillis() < s3 + i*1000);
            System.out.println(d.format(c2.getTime()));
        }
    }
}

---

ほんとにそんなに早いのかなとおもって、paiza.ioで

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;
public class Main{
    public static void main(String[]args){
        SimpleDateFormat d = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
        Calendar c1 = Calendar.getInstance();
        Calendar c2 = Calendar.getInstance();
        long s3;
        while(c2.getTimeInMillis() < c1.getTimeInMillis() + 3){ // 3ミリ秒実行
            c2 = Calendar.getInstance();
            s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();
            System.out.print(s3);
        }
    }
}

とかやってみたら、
00000000000000000000001111111111111111111111111111111222222222222222222222223
とかの結果になったので、1ミリ秒の間に20回以上もループするのね。
ループの中の処理を増やすとその分回数は減ります。

Answer 2

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;

public class Main {
    public static void main(String[]args) throws Exception {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
		for (int prev = -1, k = 0; k < 20; /* Thread.sleep(100) */) {
        	Calendar cal = Calendar.getInstance();
			for (int sec = cal.get(Calendar.SECOND); sec != prev; prev = sec) {
				System.out.println(sdf.format(cal.getTime()));
				k++;
			}
		}
    }
}

これで動きますが、
Calendar.getInstance() を 1秒間に何百万回も実行して CPU の無駄遣いになります。
コメントになっている Thread.sleep(100) があると、1秒間に 10回程度しか実行しなくなります。

Answer 3

できるだけコードを変えないようにしてみました。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;
public class Sample{
    public static void main(String[]args){
        SimpleDateFormat d = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
        Calendar c1 = Calendar.getInstance();
        int s1 = c1.get(Calendar.SECOND);
        Calendar c2 = Calendar.getInstance();
        int s2 = c2.get(Calendar.SECOND);
        long s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();

        // 最後に処理したミリ秒を覚えておく。-1なのは最初の0を通すため
        long lastShoriS3 = -1;

        while(c2.getTimeInMillis() < c1.getTimeInMillis() + 19000){
            c2 = Calendar.getInstance();
            s3 = c2.getTimeInMillis() - c1.getTimeInMillis();

            // 重複を防ぐ部分
            if (s3 == 0 || String.valueOf(s3).endsWith("000")) {
                if (s3 <= lastShoriS3) {
                    continue; // 1ms以内に処理が回ってきたので何もしない   
                }
                lastShoriS3 = s3;
            }

            if(s3 == 0){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 1000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 2000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 3000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 4000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 5000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 6000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 7000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 8000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 9000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 10000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 11000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 12000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 13000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 14000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 15000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 16000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 17000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 18000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }else if(s3 == 19000){
                System.out.println(d.format(c2.getTime()));
            }
        }
    }
}

Answer 4

Timerを使うというのは反則なんでしょうか？

public static void main(String[] args) {
    Timer timer = new Timer();
    timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd hh:mm:ss");
        int counter = 0;

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(LocalDateTime.now().format(formatter));
            if (++counter == 20) {
                timer.cancel();
            }
        }
    }, 0, 1000);
}

元々の質問は、重複する原因と対策だと思いますが、
載せられているコードを実行しても、1秒毎に表示されることもなく、
全く動いてないように見えたので、質問者さんのコードを参考にしたバージョンも書いてみました。

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.temporal.ChronoUnit;

public class Sample {
    private static final int LIMIT = 20;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int counter = 0;
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd hh:mm:ss");
        LocalDateTime previous = LocalDateTime.now();
        while (true) {
            LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
            if (ChronoUnit.MILLIS.between(previous, now) >= 1000) {
                previous = now;
                System.out.println(now.format(formatter));
                if (++counter == LIMIT) {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}