Модуль time

Модуль time из стандартной библиотеки языка программирования Python содержит массу полезных методов для работы со временем. С его помощью можно получать информацию о текущей дате и времени с точностью до миллисекунд, выводить эти сведения в необходимом формате, а также управлять ходом выполнения программы, добавляя задержки по таймеру.

Текущее время в Python

Работа методов из модуля time основывается на общепринятой системе описания времени, которая справедлива для Unix, а также для POSIX-совместимых ОС. Согласно ее концепции, текущее время представляется в виде обыкновенного вещественного значения в секундах, прошедших с момента начала эпохи и до сегодняшнего дня. Отправной точкой для времени считается 1 января 1970 года, когда счетчик секунд имел полностью нулевое значение.

С тех пор это число постоянно растет, позволяя людям работать с различными видами дат в максимально точном представлении. В случае необходимости секунды переводятся в часы, дни, месяцы и годы, предоставляя пользователю удобный вид отображения времени. Чтобы увидеть количество секунд, прошедших с момента начала эпохи, достаточно вызвать метод time(). Но перед этим необходимо подключить модуль time с помощью операции импорта.

import time
print(time.time())

1540289822.637441

Как можно увидеть из данного примера, функция print получает в качестве единственного параметра число, возвращенное из метода time(), после чего выводит его на экран. Таким образом, с 1 января 1970 года прошло уже более полтора миллиарда секунд. Но подобное представление времени совсем неудобно для пользователя программы. Чтобы отобразить текущую дату в более комфортном виде, стоит передать функции print результат работы метода ctime(), не забыв произвести импорт соответствующей ему библиотеки time.

import time
print(time.ctime())

Tue Oct 23 10:18:23 2018

В результате выполнения вышеописанной программы на экране будут отображены точные сведения о текущем времени, которые включают в себя день недели, название месяца, его число, часы, минуты, секунды и год. Кроме того, в качестве параметра методу ctime() можно передать любое значение в секундах, полученное при помощи упомянутого ранее time().

Методы

Для работы с временем в стандартной библиотеке языка Python имеется множество самых разных методов. Наиболее популярные функции, реализованные в модуле time, описаны в следующей таблице. Здесь можно найти их название, а также краткую характеристику.

Форматированный вывод

Принцип работы метода ctime() заключается в представлении секундного вещественного значения в более удобном виде, благодаря автоматическому форматированию. Некоторым пользователям предложенный подобным образом вывод данных может показаться чересчур сложным для восприятия либо же недостаточно информативным. Именно поэтому методы модуля time позволяют создавать свои уникальные типы форматирования для дат. В данном случае речь пойдет о функции strftime, принимающей в качестве параметров текущее время и шаблон, который будет использоваться для форматирования полученного объекта.

В следующем примере демонстрируется вывод значения, переданного функцией localtime() в strftime. То есть, мы в Python получим текущее время и выведем его в отформатированном виде. Первым аргументом метода strftime является строка с некоторым набором правил для форматирования, каждое из которых указано при помощи символа %. В результате, на экране выводится информация, включающая название месяца, число и год.

import time
print(time.strftime("Today is %B %d, %Y.", time.localtime()))

Today is October 23, 2018.

Существует большое количество символов форматирования, отвечающих за отображение отдельных свойств объекта, представляющего собой дату. Важно запомнить, что каждое новое правило необходимо отделять знаком %. Все доступные типы форматов для вывода данных о времени подробно описаны в следующей таблице. Их можно передавать методу strftime в любом порядке, помещая в строковый литерал, который служит параметром.

Применение метода sleep

Выполнение многих задач в программировании так или иначе связано с течением времени. Иногда программа должна прекращать ход своего выполнения на определенное количество секунд, минут или часов. Это вполне может потребоваться в тех случаях, когда компьютер взаимодействует с какой-либо внешней системой, например, базой данных, которая должна завершить выполнение собственных задач, прежде чем перейти к следующему действию.

Перевести программу в ждущий режим, временно заморозив ее работу, можно при помощи метода sleep, доступного в модуле time. Его единственным аргументом является количество секунд, которое следует выждать программе, прежде чем перейти к дальнейшему шагу из прописанного алгоритма. В следующем фрагменте кода функция sleep работает 10 секунд.

import time
pause = 10
print("Program started...")
time.sleep(pause)
print(str(pause) + " seconds passed.")

Program started...
10 seconds passed.

Как можно увидеть из результатов выполнения кода, вначале на экран выводится стартовое сообщение, после чего программа прекращает свою работу ровно на 10 секунд, поскольку метод sleep получает переменную pause в качестве аргумента. Затем отображается последняя запись, информирующая пользователя о том, какое количество секунд длилась задержка.

Таким образом, чтобы сделать задержку в 100 миллисекунд, надо написать time.sleep(0.1).

Время выполнения программы

Существует множество разных задач, для решения которых нужно найти время, потраченное на работу программы либо отдельных ее блоков. Чтобы найти данную величину, достаточно посчитать разницу в секундах между точкой старта определенной функции и местом, где она завершает свою работу. В следующем примере демонстрируется применение методов time() для получения текущего времени, чтобы в конечном итоге выявить, как долго работал блок кода. Метод sleep() здесь увеличивает время выполнения программы на 5 секунд.

import time
start = time.time()
time.sleep(5)
finish = time.time()
result = finish - start
print("Program time: " + str(result) + " seconds.")

Program time: 5.005090236663818 seconds.

Несмотря на простоту вышеописанного подхода, использовать его в серьезных целях, где требуется точный и независимый от ОС результат, не рекомендуется. Все дело в том, что числовое значение времени, получаемое таким образом, может иметь погрешности за счет внутренних особенностей работы компьютера, в среде которого выполняется программа. Например, системные часы могут быть подкорректированы вручную пользователем во время выполнения программы. Корректировка может произойти и автоматически, если настроена синхронизация системных часов по NTP.

Таким образом, может случиться такая ситуация, что функция вернет значение меньшее, чем при предыдущем вызове.

monotonic

По этой причине лучше всего использовать метод monotonic(), впервые появившийся в версии Python 3.3 на некоторых платформах, а начиная с выпуска 3.5 ставший доступным абсолютно везде. Его главной особенностью является точное представление измеряемого количества времени, вне зависимости от работы ОС и текущей платформы. Используемый таймер никогда не вернет при повторном вызове метода значение, которое будет меньше предыдущего. Это позволяет избежать многих ошибок, а также неожиданного поведения.

import time
start = time.monotonic()
time.sleep(15)
result = time.monotonic() - start
print("Program time: {:>.3f}".format(result) + " seconds.")

Program time: 15.012 seconds.

В примере программы, описанном выше, продемонстрирована работа функции monotonic(). Принцип ее применения такой же, как и в предыдущем примере, однако здесь результат обладает гарантированной точностью и независим от внешних условий. Для отображения времени в более комфортной форме используется небольшое форматирование результата.

Заключение

Используя стандартный библиотечный модуль time в Python 3, можно всячески взаимодействовать с информацией о текущем времени. Таким образом, использование библиотеки дает возможность:

• Прерывать выполнение программы на заданное количество секунд.
• Отображать информацию о времени, прошедшем с начала эпохи.
• Преобразовывать значение системного времени к удобному виду.
• Измерять время выполнения программы целиком или ее отдельных модулей.