Timer与TimerTask的真正原理&使用介绍

Posted 2022-08-20 deityjian

其实就Timer来讲就是一个调度器,而TimerTask呢只是一个实现了run方法的一个类,而具体的TimerTask需要由你自己来实现,例如这样:

imer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() 
        public void run() 
            System.out.println("abc");
        
, 200000 , 1000);

这里直接实现一个TimerTask(当然，你可以实现多个TimerTask，多个TimerTask可以被一个Timer会被分配到多个Timer中被调度，后面会说到Timer的实现机制就是说内部的调度机制)，然后编写run方法，20s后开始执行，每秒执行一次，当然你通过一个timer对象来操作多个timerTask，其实timerTask本身没什么意义，只是和timer集合操作的一个对象，实现它就必然有对应的run方法，以被调用，他甚至于根本不需要实现Runnable，因为这样往往混淆视听了，为什么呢？也是本文要说的重点。

在说到timer的原理时，我们先看看Timer里面的一些常见方法：

 

public void schedule(TimerTask task, long delay)

这个方法是调度一个task，经过delay(ms)后开始进行调度，仅仅调度一次。

public void schedule(TimerTask task, Date time)

在指定的时间点time上调度一次。

public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)

这个方法是调度一个task，在delay（ms）后开始调度，每次调度完后，最少等待period（ms）后才开始调度。

public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)

和上一个方法类似，唯一的区别就是传入的第二个参数为第一次调度的时间。

public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

调度一个task，在delay(ms)后开始调度，然后每经过period(ms)再次调度，貌似和方法：schedule是一样的，其实不然，后面你会根据源码看到，schedule在计算下一次执行的时间的时候，是通过当前时间（在任务执行前得到） + 时间片，而scheduleAtFixedRate方法是通过当前需要执行的时间（也就是计算出现在应该执行的时间）+ 时间片，前者是运行的实际时间，而后者是理论时间点，例如：schedule时间片是5s，那么理论上会在5、10、15、20这些时间片被调度，但是如果由于某些CPU征用导致未被调度，假如等到第8s才被第一次调度，那么schedule方法计算出来的下一次时间应该是第13s而不是第10s，这样有可能下次就越到20s后而被少调度一次或多次，而scheduleAtFixedRate方法就是每次理论计算出下一次需要调度的时间用以排序，若第8s被调度，那么计算出应该是第10s，所以它距离当前时间是2s，那么再调度队列排序中，会被优先调度，那么就尽量减少漏掉调度的情况。

public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime,long period)

方法同上，唯一的区别就是第一次调度时间设置为一个Date时间，而不是当前时间的一个时间片

 首先看Timer的构造方法有几种：

构造方法1：无参构造方法，简单通过Tiemer为前缀构造一个线程名称

public Timer() 
    this("Timer-" + serialNumber());

传入是否为后台线程，如果设置为后台线程，则主线程结束后，timer自动结束，而无需使用cancel来完成对timer的结束

构造方法2：传入了是否为后台线程，后台线程当且仅当进程结束时，自动注销掉。

public Timer(boolean isDaemon) 
    this("Timer-" + serialNumber(), isDaemon);

另外两个构造方法负责传入名称和将timer启动：

    public Timer(String name, boolean isDaemon) 
        thread.setName(name);
        thread.setDaemon(isDaemon);
        thread.start();
    

这里有一个thread，这个thread很明显是一个线程，被包装在了Timer类中，我们看下这个thread的定义是：

private TimerThread thread = new TimerThread(queue);

而定义TimerThread部分的是：

class TimerThread extends Thread 

看到这里知道了，Timer内部包装了一个线程，用来做独立于外部线程的调度，而TimerThread是一个default类型的，默认情况下是引用不到的，是被Timer自己所使用的。

除了上面提到的thread，还有一个很重要的属性是：

private TaskQueue queue = new TaskQueue();

看名字就知道是一个队列，队列里面可以先猜猜看是什么，那么大概应该是我要调度的任务吧

里面还有一个属性是：threadReaper，它是Object类型，只是重写了finalize方法而已，是为了垃圾回收的时候，将相应的信息回收掉，做GC的回补，也就是当timer线程由于某种原因死掉了，而未被cancel，里面的队列中的信息需要清空掉，不过我们通常是不会考虑这个方法的，所以知道java写这个方法是干什么的就行了。

TaskQueue的结构很简单，为一个数组，加一个size，有点像ArrayList，是不是长度就128呢，当然不是，ArrayList可以扩容，它可以，只是会造成内存拷贝而已，所以一个Timer来讲，只要内部的task个数不超过128是不会造成扩容的；内部提供了add(TimerTask)、size()、getMin()、get(int)、removeMin()、quickRemove(int)、rescheduleMin(long newTime)、isEmpty()、clear()、fixUp()、fixDown()、heapify()；

这里面的方法大概意思是：

add(TimerTaskt)为增加一个任务

size()任务队列的长度

getMin()获取当前排序后最近需要执行的一个任务，下标为1，队列头部0是不做任何操作的。

get(inti)获取指定下标的数据，当然包括下标0.

removeMin()为删除当前最近执行的任务，也就是第一个元素，通常只调度一次的任务，在执行完后，调用此方法，就可以将TimerTask从队列中移除。

quickRmove(inti)删除指定的元素，一般来说是不会调用这个方法的，这个方法只有在Timer发生purge的时候，并且当对应的TimerTask调用了cancel方法的时候，才会被调用这个方法，也就是取消某个TimerTask，然后就会从队列中移除（注意如果任务在执行中是，还是仍然在执行中的，虽然在队列中被移除了），还有就是这个cancel方法并不是Timer的cancel方法而是TimerTask，一个是调度器的，一个是单个任务的，最后注意，这个quickRmove完成后，是将队列最后一个元素补充到这个位置，所以此时会造成顺序不一致的问题，后面会有方法进行回补。

rescheduleMin(long newTime)是重新设置当前执行的任务的下一次执行时间，并在队列中将其从新排序到合适的位置，而调用的是后面说的fixDown方法。

对于fixUp和fixDown方法来讲，前者是当新增一个task的时候，首先将元素放在队列的尾部，然后向前找是否有比自己还要晚执行的任务，如果有，就将两个任务的顺序进行交换一下。而fixDown正好相反，执行完第一个任务后，需要加上一个时间片得到下一次执行时间，从而需要将其顺序与后面的任务进行对比下。

最后一个方法是heapify，其实就是将队列的后半截，全部做一次fixeDown的操作，这个操作主要是为了回补quickRemove方法，当大量的quickRmove后，顺序被打乱后，此时将一半的区域做一次非常简单的排序即可。

我们继续回到Timer，里面还有两个方法是：cancel()和方法purge()方法，其实就cancel方法来讲，一个取消操作，在测试中你会发现，如果一旦执行了这个方法timer就会结束掉

当你对很多Task做了cancel操作后，此时通过调用purge方法实现对这些cancel掉的类空间的回收，上面已经提到，此时会造成顺序混乱，所以需要调用队里的heapify方法来完成顺序的重排