JAVA定时器使用与原理分析

Posted 2023-01-14 诺浅

如何使用

首先定义一个类，继承TimerTask

static class MyTimerTask extends TimerTask 

    private final MyWebSocketClient client;

    public MyTimerTask(MyWebSocketClient client) 
        this.client = client;
    

    @Override
    public void run() 
        System.out.print("任务执行");
    

配置MyTimerTask的执行策略

Timer timer = new Timer();
MyTimerTask timerTask = new MyTimerTask(client);
timer.schedule(timerTask, 1000, 2000);

上诉执行策略的意思为：从现在起过1000毫秒以后，每隔2000毫秒执行一次。
除了支持这种模式的策略设置还有很多

// time为Date类型：在指定时间执行一次。
timer.schedule(task, time);

// firstTime为Date类型,period为long
// 从firstTime时刻开始，每隔period毫秒执行一次。
timer.schedule(task, firstTime, period);

// delay 为long类型：从现在起过delay毫秒执行一次
timer.schedule(task, delay)

// delay为long,period为long：从现在起过delay毫秒以后，每隔period
// 毫秒执行一次。  
timer.schedule(task, delay, period)

原理分析

timer底层是把一个个任务放在一个TaskQueue中，TaskQueue是以平衡二进制堆表示的优先级队列，他是通过nextExecutionTime进行优先级排序的，距离下次执行时间越短优先级越高，通过getMin()获得queue[1]

并且出队的时候通过synchronized保证线程安全，延迟执行和特定时间执行的底层实现类似，源码如下

private void sched(TimerTask task, long time, long period) 
    if (time < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");

    // Constrain value of period sufficiently to prevent numeric
    // overflow while still being effectively infinitely large.
    if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1))
        period >>= 1;

    synchronized(queue) 
        if (!thread.newTasksMayBeScheduled)
            throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");

        synchronized(task.lock) 
            if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
                throw new IllegalStateException(
                    "Task already scheduled or cancelled");
            task.nextExecutionTime = time;
            task.period = period;
            task.state = TimerTask.SCHEDULED;
        

        queue.add(task);
        if (queue.getMin() == task) // 如果当前任务处于队列的第一个说明轮到这个任务执行了
            queue.notify();
    

我们主要来看下周期性调度通过什么方式实现的，我们直接来分析源码如下：

private void mainLoop() 
    // 首先一直监听队列中有没有任务
    while (true) 
        try 
            TimerTask task;
            boolean taskFired;
            // 同步，保证任务执行顺序
            synchronized (queue) 
                // Wait for queue to become non-empty
                while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)
                    queue.wait();
                if (queue.isEmpty())
                    break; // Queue is empty and will forever remain; die

                // Queue nonempty; look at first evt and do the right thing
                long currentTime, executionTime;
                // 获取优先级最高的任务
                task = queue.getMin();
                synchronized (task.lock) 
                    if (task.state == TimerTask.CANCELLED) 
                        queue.removeMin();
                        continue; // No action required, poll queue again
                    
                    currentTime = System.currentTimeMillis();
                    // 获取任务下次执行时间
                    executionTime = task.nextExecutionTime;
                    if (taskFired = (executionTime <= currentTime)) 
                        // 到这里是延迟执行和特定时间点执行已经结束了，状态标记为EXECUTED,周期性执行继续往下走
                        if (task.period == 0)  // Non-repeating, remove
                            queue.removeMin();
                            task.state = TimerTask.EXECUTED;
                         else  // Repeating task, reschedule
                            // 这里他又重新计算了下下个任务的执行，并且任务还在队列中
                            queue.rescheduleMin(
                                    task.period < 0 ? currentTime - task.period
                                            : executionTime + task.period);
                        
                    
                
                // 如果任务执行时间大于当前时间说明任务还没点，继续等，否则执行run代码块
                if (!taskFired) // Task hasn't yet fired; wait
                    queue.wait(executionTime - currentTime);
            
            if (taskFired) // Task fired; run it, holding no locks
                task.run();
         catch (InterruptedException e) 
        
    

缺点
1、首先Timer对调度的支持是基于绝对时间的，而不是相对时间，所以它对系统时间的改变非常敏感。

2、其次Timer线程是不会捕获异常的，如果TimerTask抛出的了未检查异常则会导致Timer线程终止，同时Timer也不会重新恢复线程的执行，他会错误的认为整个Timer线程都会取消。同时，已经被安排单尚未执行的TimerTask也不会再执行了，新的任务也不能被调度。故如果TimerTask抛出未检查的异常，Timer将会产生无法预料的行为

3、Timer在执行定时任务时只会创建一个线程任务，如果存在多个线程，若其中某个线程因为某种原因而导致线程任务执行时间过长，超过了两个任务的间隔时间，会导致下一个任务执行时间滞后

这些缺点可以通过ScheduledExecutorService来代替

参考：https://blog.csdn.net/fuyuwei2015/article/details/83825851