java定时器:java定时器Timer 你还记得吗?

 2021-07-15 21:11    77  

java已经帮我们写了定时器的任务java定时器,我们只需要按照API的文档来实现就行。

java定时器:java定时器Timer 你还记得吗?

首先我们看下java帮我们实现的定时器类java定时器:java.lang.Timer

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我们先来看下Timer的构造方法java定时器:

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我们可以看到Timer有四个构造方法,根据自己的需求去选择就行。

接下来我们看下调用定时器任务的方法:

我们一般选择:schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) 计划重复固定延迟执行指定的任务,开始在指定的时间执行。

TimerTask:这是一个抽象类,我们需要自己写一个类去继承它,然后实现里面的run方法就行。

我们直接看代码实现:

在实际的开发中,一般不需要我们去手动创建Timer定时器类的,我们都会去用框架封装好的定时器,但是底层原理就是Timer。

java中的任务调度之Timer定时器(基本案例和源码分析)

定时器相信大家都不陌生,平时使用定时器就像使用闹钟一样,我们可以在固定的时间做某件事,也可以在固定的时间段重复做某件事,今天就来分析一下java中自带的定时任务器Timer。

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一、Timer基本使用

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在Java中为我们提供了Timer来实现定时任务,当然现在还有很多定时任务框架,比如说Spring、QuartZ、Linux Cron等等,而且性能也更加优越。但是我们想要深入的学习就必须先从最简单的开始。

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在Timer定时任务中,最主要涉及到了两个类:Timer和TimerTask。他们俩的关系也特别容易理解,TimerTask把我们得业务逻辑写好之后,然后使用Timer定时执行就OK了。我们来看一个最基本的案例:

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这就是我们的TimerTask,我们单独写成类时候需要去继承TimerTask。然后呢我们写好了之后就可以使用Timer来执行了。

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指定的流程很简单:

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(1)第一步:创建一个Timer。

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(2)第二步:创建一个TimerTask。

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(3)第三步:使用Timer执行TimerTask。

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其中第三步无疑是我们目前最关心的,也就是timer.schedule(myTask, 2000L, 1000L)。他的意思是myTask在两秒钟之后开始第一次执行,然后每隔一秒执行一次。这只是最基本的用法。就体现了Timer定时执行的流程。当然java中Timer还为我们提供了很多其他的方法。对此就有必要深入其源码看看了。

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二、Timer源码分析

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对于一个类的源码分析,我一贯的思路就是先从参数开始,然后构造方法,最后就是常用方法。下面我们就按照这个思路开始今天的源码分析,在这里基于jdk1.8。先给出一张整体类图:

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1、参数

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Timer的源码中为我们提供了两个最主要的参数TaskQueue和TimerThread。

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上面的代码大概意思是这样的:

(1)TaskQueue:这是一个最小堆,它存放该Timer的所有TimerTask。

(2)TimerThread:执行TaskQueue中的任务,执行完从任务队列中移除。

所以上面这两个参数其实是配合着使用的,那这个TaskQueue是如何存放的呢?在这里我们不妨跟进去看看。

在这里我们只给出了一部分源码,不过这一部分是整个思想原理最核心的,上面英文的大概意思是;TaskQueue是一个平衡二叉堆,具有最小 nextExecutionTime 的 TimerTask 在队列中为 queue[1] ,也就是堆中的根节点。第 n 个位置 queue[n] 的子节点分别在 queue[2n] 和 queue[2n+1] 。不了解二叉堆的话,可以看看数据结构。

也就是说TimerTask 在堆中的位置其实是通过nextExecutionTime 来决定的。nextExecutionTime 越小,那么在堆中的位置越靠近根,越有可能先被执行。而nextExecutionTime意思就是下一次执行开始的时间。

还有一个TimerTask数组,默认大小是128个。

2、构造方法

构造方法就比较简单了,这里一共有四个:

(1)第一个:默认构造方法。

(2)第二个:在构造器中指定是否是守护线程。

(3)第三个:带有名字的构造方法。

(3)第四个:不仅带名字,还指定是否是守护线程。

不过我们需要注意一点的是,Timer在构造完成之后会启动一个后台线程用于执行TaskQueue里面的TimerTask 。

3、定时任务方法

在一开始我们提到,我们不仅可以在指定的时间执行某些任务,还可以在一段时间之后执行。我们对这些方法进行总结一下:

(1)schedule(task,time) 在时间等于或超过time的时候执行且只执行一次task,这个time表示的是例如2019年11月11日上午11点11分11秒。指的是时刻。

(2)schedule(task,time,period)

在时间等于或超过time的时候首次执行task,之后每隔period毫秒重复执行一次task 。这个time和上一个一样。

(3)schedule(task, delay)

在delay时间之后,执行且只执行一次task。这个delay表示的是延迟时间,比如说三秒后执行。

(4)schedule(task,delay,period)

在delay时间之后,开始首次执行task,之后每隔period毫秒重复执行一次task ,这个delay和上面的一样。

我们不如来看看源码:

这四个方法都执行了同一个方法sched,所以我们要弄清楚原理,就必须要再跟进去看看:

上面的代码我们来分析一下,最上面的if就是排除一下异常情况,最核心的就是synchronized里面的代码。首先将任务添加到队列中,然后根据nextExecutionTime调整队列。

添加任务add(task):

维护最小堆:

上面就是Timer中如何执行的定时任务核心,但是还有一个方法,也是执行定时任务的。叫scheduleAtFixedRate

下面我们来分析一下,然后比较和上面的不同。

4、scheduleAtFixedRate方法

这个方法有两个:

(1)scheduleAtFixedRate(task, time, period)

在时间等于或超过time的时候首次执行task,之后每隔period毫秒重复执行一次task 。这个time表示的是例如2019年11月11日上午11点11分11秒。指的是时刻。

(2)scheduleAtFixedRate(task, delay, period)

在delay时间之后,开始首次执行task,之后每隔period毫秒重复执行一次task ,这个delay表示的是延迟时间,比如说三秒后执行。

既然上面都已经有了4个定时器,为什么这里还要再增加几个呢?我们来分析一下他们的区别:

分两种情况: ① 首次计划执行的时间 schedule:如果第一次执行时间被delay了,随后的执行时间按照上一次实际执行完的时间点进行计算 。scheduleAtFixedRate:如果第一次执行时间被delay了,随后的执行时间按上一次开始的时间进行计算,并且为了赶上进度会多次执行任务,因此TimerTask中的执行体需要考虑同步。

②任务执行所需时间 schedule方法:下一次执行时间会不断延后,因此参照的是上一次执行完成的时间点。scheduleAtFixedRate方法:下一次执行时间不会延后,因此存在并发性。我们可以看一下图:

5、其他方法

我们已经明白了如何创建Timer和执行定时任务,如果在执行的时候我们突然改变主意,想要取消怎么办呢?这里Timer当然为我们提供了。

(1)cancel:取消此计时器任务。

(2)scheduledExecutionTime():返回此任务最近实际执行的安排执行时间。

6、任务调度

任务调度也就是说我们的线程如何去执行这些任务。其实在TimerThread调用了run来执行,我们看一下源码。

也就是说其实真正执行任务调度的是mainLoop(),synchronized代码块只是为了确保在执行完之后能够移除这个task。

而这个mainLoop方法的思想很简单,就是拿出任务队列中的第一个任务,如果执行时间还没有到,则继续等待,否则立即执行。源码在这里就不再给出了。

三、Timer缺陷

上面从源码的角度分析了一下Timer,因为用法很简单,主要是源码分析。说了这么多,Timer还是有一定的缺陷的,

1、Timer管理延时任务的缺陷

Timer在执行定时任务时只会创建一个线程,所以如果存在多个任务,且任务时间过长,超过了两个任务的间隔时间,会发生一些缺陷。我们看一个例子:

这个例子中的功能是这样的,第一个任务在1秒钟之后开始执行,第二个任务在2秒钟之后开始执行。

第一步:定义两个TimerTask

还有一个:

第二步:我们测试一下:

我们在上面的Task1中会发现,任务2不是应该在32秒的时候执行嘛,怎么会在4秒钟之后才执行。究其原因是任务1执行了3秒,但是线程只有一个,所以只能先把任务1执行完才去执行任务2。这就是其缺陷之一。

2、Timer当任务抛出异常时的缺陷

这个缺陷的意思是,其中有一个任务抛出了RuntimeException,那么所有的任务都会停止执行。这个演示起来很简单。

第一步:声明几个定时任务

第二步:测试

我们来看一下结果:

正是Timer有很多的缺陷,所以出现了Timer的替代品ScheduledExecutorService,用来解决上面出现的问题。而且也出现了很多优秀的框架。具体的我会在后续文章中介绍。

OK,今天的文章到这,欢迎批评指正。

本文标签:源码调度定时器

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