AudioInputStream.read()の処理速度が140msと遅く改善したい。

前提・実現したいこと

外部の音声を波形として表示するプログラムを作成しています。一応、30fpsを仮定し、30ミリ秒ごとに波形を表示するものとしています。

該当のソースコード

Spectrum.java

Java
1import java.awt.BasicStroke;
2import java.awt.Graphics;
3import java.awt.Graphics2D;
4import java.awt.geom.Line2D;
5import java.io.IOException;
6
7import javax.sound.sampled.AudioFormat;
8import javax.sound.sampled.AudioInputStream;
9import javax.sound.sampled.AudioSystem;
10import javax.sound.sampled.LineUnavailableException;
11import javax.sound.sampled.TargetDataLine;
12import javax.swing.JPanel;
13
14public class Recorder extends JPanel implements Runnable {
15
16	private AudioFormat fmt;
17	private byte data[];
18	private byte dataCopy[];
19	private TargetDataLine line;
20
21	private static final int SAMPLE_RATE = 44100;
22	private static final int SAMPLE_BITS = 8;
23	private static final int CHANNELS = 1;
24	private static final boolean IS_SIGNED = true;
25	private static final boolean IS_BIG_ENDIEN = true;
26	private static final double READ_LENGTH = 0.03; // 30fps
27
28	private int loop;
29	private static final boolean DEBUG = true;
30
31	public Recorder() {
32		fmt = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, SAMPLE_BITS, CHANNELS, IS_SIGNED, IS_BIG_ENDIEN);
33		data = new byte[(int) (SAMPLE_RATE * READ_LENGTH)];
34		dataCopy = data.clone();
35
36		try {
37			line = AudioSystem.getTargetDataLine(fmt);
38			line.open();
39		} catch (LineUnavailableException e) {
40			e.printStackTrace();
41		}
42	}
43
44	public void doRecord() {
45		// 別スレッドに分ける
46		Thread thread = new Thread(this);
47		thread.start();
48	}
49
50	public void run() {
51		AudioInputStream in = new AudioInputStream(line);
52		line.start();
53		try {
54			if (DEBUG) {
55				for (loop = 1; loop <= 100; loop++) {
56					long c0 = System.nanoTime();
57					in.read(data, 0, data.length);
58					long c1 = System.nanoTime();
59					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
60					long c2 = System.nanoTime();
61					repaint();
62					long c3 = System.nanoTime();
63					System.out
64							.println("[Main Loop] Loop " + loop + ": " + 
65					(c1 - c0)/1000000.0 + " " + (c2 - c1)/1000000.0 + " " + (c3 - c2)/1000000.0);
66				}
67			} else {
68				while (true) {
69					in.read(data, 0, data.length);
70					dataCopy = data.clone(); // 読み取りと書き取りの衝突防止
71					repaint();
72				}
73			}
74		} catch (IOException e) {
75			e.printStackTrace();
76		}
77		line.stop();
78		line.close();
79	}
80
81	@Override
82	public void paintComponent(Graphics g) {
83		long c0 = System.nanoTime();
84		super.paintComponent(g);
85		Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
86		BasicStroke wideStroke = new BasicStroke(4.0f);
87		g2.setStroke(wideStroke);
88		for (int i = 0; i < data.length - 1; i++) {
89			Line2D line = new Line2D.Double(
90					toXCoodinate(i, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i], 600),
91					toXCoodinate(i + 1, 1000), toYCoodinate(dataCopy[i + 1], 600));
92			g2.draw(line);
93		}
94		long c1 = System.nanoTime();
95		if (DEBUG) {
96			System.out.println("[Repeint] Loop " + loop + ": " + (c1 - c0)/1000000.0);
97		}
98	}
99
100	private int toXCoodinate(int pos, int width) {
101		double w = (double) width;
102		return (int) (pos * w / dataCopy.length);
103	}
104
105	private int toYCoodinate(byte data, int height) {
106		int amp = (int) data;
107		return (int) ((amp - 128) * (height / 255.0) * -1 + 50);//タイトルバーで隠れるので少し下げる
108	}
109}
110

###発生した課題
波形は正常に表示されているものの、想定してたものよりもFPSが非常に小さい。(おおよそ10FPS?)

試したこと

runメソッド内での各ステップごとの所要時間、およびpaintComponentメソッドの処理時間をログで表示したら以下のようになりました。特にAudioInputStream.read()の所要時間がおおよそ140ミリ秒であるか0秒であるかのどちらかであり、30ミリ秒で完結すると思っていたがかけ離れたものとなりました。ここには載せていないが、録音間隔を10ミリ秒、50ミリ秒にした場合でも同じ結果が得られました(「AudioInputStream.read()の所要時間」が「0秒」になっているループ数は異なった)。
恐らく140ミリ秒がAudioInputStream.read()の所要時間の限界であるように思えるのですが、本当にそうでしょうか。なにか改善点があったらお願いします。

[Repeint] Loop 1: 4
[Main Loop] Loop 1: 142 0 1
[Main Loop] Loop 2: 0 0 0
[Main Loop] Loop 3: 0 0 0
[Main Loop] Loop 4: 0 0 0
[Repeint] Loop 5: 3
[Repeint] Loop 5: 2
[Main Loop] Loop 5: 137 0 0
[Main Loop] Loop 6: 1 0 0
[Main Loop] Loop 7: 0 0 0
[Main Loop] Loop 8: 1 0 0
[Repeint] Loop 9: 4
[Repeint] Loop 9: 4
[Main Loop] Loop 9: 137 0 0
[Main Loop] Loop 10: 1 0 0
[Main Loop] Loop 11: 0 0 0
[Main Loop] Loop 12: 1 0 0
[Main Loop] Loop 13: 0 0 0
[Repeint] Loop 14: 4
[Main Loop] Loop 14: 139 0 0
[Main Loop] Loop 15: 0 0 2
[Repeint] Loop 15: 2
[Main Loop] Loop 16: 0 0 0
[Main Loop] Loop 17: 0 0 0
[Repeint] Loop 18: 1
[Main Loop] Loop 18: 140 0 0
[Main Loop] Loop 19: 1 0 0
[Main Loop] Loop 20: 0 0 0
(以下文字数制限のため略)

追記1

System.nanoTimeを使用した場合はこうなりました。

[Repeint] Loop 1: 3.7141
[Main Loop] Loop 1: 147.1323 0.0092 0.4591
[Main Loop] Loop 2: 0.1487 0.0016 0.0283
[Main Loop] Loop 3: 0.111 0.0018 0.0112
[Main Loop] Loop 4: 0.0723 0.0022 0.0071
[Repeint] Loop 5: 1.0374
[Repeint] Loop 5: 0.9224
[Main Loop] Loop 5: 125.0524 0.0281 0.1598
[Main Loop] Loop 6: 0.3004 0.0086 0.1049
[Main Loop] Loop 7: 0.2658 0.0218 0.0207
[Main Loop] Loop 8: 0.2519 0.0071 0.0212
[Repeint] Loop 9: 3.4221
[Repeint] Loop 9: 0.9553
[Main Loop] Loop 9: 139.1244 0.0095 0.1027
[Main Loop] Loop 10: 0.1454 0.0037 0.0404
[Main Loop] Loop 11: 0.1752 0.0071 0.0256
[Main Loop] Loop 12: 0.1436 0.0029 0.0097
[Repeint] Loop 13: 1.3418
[Repeint] Loop 13: 1.0709
[Main Loop] Loop 13: 139.2908 0.013 0.1875
[Main Loop] Loop 14: 0.3437 0.0318 0.1382
[Main Loop] Loop 15: 0.327 0.0083 0.0256
[Main Loop] Loop 16: 0.2782 0.025 0.0255
[Main Loop] Loop 17: 0.3119 0.0083 0.0496
[Repeint] Loop 18: 3.5176
[Repeint] Loop 18: 2.3505
[Main Loop] Loop 18: 138.5742 0.0124 0.1887
[Main Loop] Loop 19: 0.339 0.0096 0.1255
[Main Loop] Loop 20: 0.3278 0.0071 0.0243
(以下文字数制限のため略)

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Eclipse IDE for Enterprise Java and Web Developers (includes Incubating components)
Version: 2021-03 (4.19.0)
Build id: 20210312-0638

java 16.0.1 2021-04-20
Java(TM) SE Runtime Environment (build 16.0.1+9-24)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 16.0.1+9-24, mixed mode, sharing)

デバイス名 LAPTOP-L49P9QG6
プロセッサ Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz 2.59 GHz
実装 RAM 16.0 GB (15.9 GB 使用可能)
システムの種類 64 ビットオペレーティングシステム、x64 ベースプロセッサ
ペンとタッチこのディスプレイでは、ペン入力とタッチ入力は利用できません