java Timer（定時調用、實現固定時間執行）

2019-11-15 01:02:47

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供稿：網友

　　最近需要用到定時調用的功能。可以通過java的Timer類來進行定時調用，下面是有關Timer的一些相關知識。

　　其實就Timer來講就是一個調度器,而TimerTask呢只是一個實現了run方法的一個類,而具體的TimerTask需要由你自己來實現,例如這樣:

Timer timer = new Timer();timer.schedule(new TimerTask() {        public void run() {            System.out.
　　這里直接實現一個TimerTask(當然，你可以實現多個TimerTask，多個TimerTask可以被一個Timer會被分配到多個 Timer中被調度，后面會說到Timer的實現機制就是說內部的調度機制)，然后編寫run方法，20s后開始執行，每秒執行一次，當然你通過一個 timer對象來操作多個timerTask，其實timerTask本身沒什么意義，只是和timer集合操作的一個對象，實現它就必然有對應的run 方法，以被調用，他甚至于根本不需要實現Runnable，因為這樣往往混淆視聽了，為什么呢？也是本文要說的重點。　　在說到timer的原理時，我們先看看Timer里面的一些常見方法：
1、這個方法是調度一個task，經過delay(ms)后開始進行調度，僅僅調度一次。
    public void schedule(TimerTask task, long delay)
2、在指定的時間點time上調度一次。
public void schedule(TimerTask task, Date time)
3、這個方法是調度一個task，在delay（ms）后開始調度，每次調度完后，最少等待period（ms）后才開始調度。public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)
4、和上一個方法類似，唯一的區別就是傳入的第二個參數為第一次調度的時間。public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)
5、調度一個task，在delay(ms)后開始調度，然后每經過period(ms)再次調度，貌似和方法：schedule是一樣的，其實不然，后面你會根據源碼看到，schedule在計算下一次執行的時間的時候，是通過當前時間（在任務執行前得到） + 時間片，而scheduleAtFixedRate方法是通過當前需要執行的時間（也就是計算出現在應該執行的時間）+ 時間片，前者是運行的實際時間，而后者是理論時間點，例如：schedule時間片是5s，那么理論上會在5、10、15、20這些時間片被調度，但是如果由于某些CPU征用導致未被調度，假如等到第8s才被第一次調度，那么schedule方法計算出來的下一次時間應該是第13s而不是第10s，這樣有可能下次就越到20s后而被少調度一次或多次，而scheduleAtFixedRate方法就是每次理論計算出下一次需要調度的時間用以排序，若第8s被調度，那么計算出應該是第10s，所以它距離當前時間是2s，那么再調度隊列排序中，會被優先調度，那么就盡量減少漏掉調度的情況。public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)
6、方法同上，唯一的區別就是第一次調度時間設置為一個Date時間，而不是當前時間的一個時間片，我們在源碼中會詳細說明這些內容。public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime,long period)
源碼部分首先看Timer的構造方法有幾種：構造方法1：無參構造方法，簡單通過Tiemer為前綴構造一個線程名稱：public Timer() {    this("Timer-" + serialNumber());}
　　創建的線程不為主線程，則主線程結束后，timer自動結束，而無需使用cancel來完成對timer的結束。
構造方法2：傳入了是否為后臺線程，后臺線程當且僅當進程結束時，自動注銷掉。public Timer(boolean isDaemon) {    this("Timer-" + serialNumber(), isDaemon);}
　　另外兩個構造方法負責傳入名稱和將timer啟動：
public Timer(String name, boolean isDaemon) {      thread.setName(name);      thread.setDaemon(isDaemon);      thread.start();  }
　　這里有一個thread，這個thread很明顯是一個線程，被包裝在了Timer類中，我們看下這個thread的定義是：
private TimerThread thread = new TimerThread(queue);
　　而定義TimerThread部分的是：而定義TimerThread部分的是：
　　看到這里知道了，Timer內部包裝了一個線程，用來做獨立于外部線程的調度，而TimerThread是一個default類型的，默認情況下是引用不到的，是被Timer自己所使用的。
　　接下來看下有那些屬性　　除了上面提到的thread，還有一個很重要的屬性是：private TaskQueue queue = new TaskQueue();
　　看名字就知道是一個隊列，隊列里面可以先猜猜看是什么，那么大概應該是我要調度的任務吧，先記錄下了，接下來繼續向下看：
　　里面還有一個屬性是：threadReaper， 它是Object類型，只是重寫了finalize方法而已，是為了垃圾回收的時候，將相應的信息回收掉，做GC的回補，也就是當timer線程由于某種 原因死掉了，而未被cancel，里面的隊列中的信息需要清空掉，不過我們通常是不會考慮這個方法的，所以知道java寫這個方法是干什么的就行了。　　接下來看調度方法的實現：　　對于上面6個調度方法，我們不做一一列舉，為什么等下你就知道了：　　來看下方法：
public void schedule(TimerTask task, long delay)
　　的源碼如下：
1 public void schedule(TimerTask task, long delay) {2        if (delay < 0)3            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");4        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);5    }
　　這里調用了另一個方法，將task傳入，第一個參數傳入System.currentTimeMillis()+delay可見為第一次需要執行的時間的 時間點了（如果傳入Date，就是對象.getTime()即可，所以傳入Date的幾個方法就不用多說了），而第三個參數傳入了0，這里可以猜下要么是 時間片，要么是次數啥的，不過等會就知道是什么了；另外關于方法：sched的內容我們不著急去看他，先看下重載的方法中是如何做的
　　再看看方法：public void schedule(TimerTask task, long delay,long period)
　　源碼為：
public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) {        if (delay < 0)            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");        if (period <= 0)            throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, -period);    }
　　看來也調用了方法sched來完成調度，和上面的方法唯一的調度時候的區別是增加了傳入的period，而第一個傳入的是0，所以確定這個參數為時間片， 而不是次數，注意這個里的period加了一個負數，也就是取反，也就是我們開始傳入1000，在調用sched的時候會變成-1000，其實最終閱讀完 源碼后你會發現這個算是老外對于一種數字的理解，而并非有什么特殊的意義，所以閱讀源碼的時候也有這些困難所在。
　　最后再看個方法是：public void scheduleAtFixedRate(TimerTasktask,long delay,long period)
　　源碼為：
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period) {       if (delay < 0)           throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");       if (period <= 0)           throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");       sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, period);   }
　　唯一的區別就是在period沒有取反，其實你最終閱讀完源碼，上面的取反沒有什么特殊的意義，老外不想增加一個參數來表示 scheduleAtFixedRate，而scheduleAtFixedRate和schedule的大部分邏輯代碼一致，因此用了參數的范圍來作為 區分方法，也就是當你傳入的參數不是正數的時候，你調用schedule方法正好是得到scheduleAtFixedRate的功能，而調用 scheduleAtFixedRate方法的時候得到的正好是schedule方法的功能，呵呵，這些討論沒什么意義，討論實質和重點：
　　來看sched方法的實現體：
private void sched(TimerTask task, long time, long period) {        if (time < 0)            throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");         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)                queue.notify();        }    }
　　queue為一個隊列，我們先不看他數據結構，看到他在做這個操作的時候，發生了同步，所以在timer級別，這個是線程安全的，最后將task相關的參數賦值，主要包含nextExecutionTime（下一次執行時間），period（時間片），state（狀態），然后將它放入queue隊列中，做一次notify操作，為什么要做notify操作呢？看了后面的代碼你就知道了。
　　簡言之，這里就是講task放入隊列queue的過程，此時，你可能對queue的結構有些興趣，那么我們先來看看queue屬性的結構TaskQueue：
class TaskQueue {     private TimerTask[] queue = new TimerTask[128];     private int size = 0;
　　可見，TaskQueue的結構很簡單，為一個數組，加一個size，有點像ArrayList，是不是長度就128呢，當然不 是，ArrayList可以擴容，它可以，只是會造成內存拷貝而已，所以一個Timer來講，只要內部的task個數不超過128是不會造成擴容的；內部 提供了add(TimerTask)、size()、getMin()、get(int)、removeMin()、quickRemove(int)、 rescheduleMin(long newTime)、isEmpty()、clear()、fixUp()、fixDown()、heapify()；
　　　
實踐部分：1、通過繼承TimerTask的方式實現　　必須重寫run方法.public class MyTask extends TimerTask{    @Override    public void run()    {        SimpleDateFormat sdf = null;        sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");        System.out.println("當前時間：" + sdf.format(new Date()));            }    }
public class TestTask{    public static void main(String[] args)    {        Timer t = new Timer(); // 建立Timer對象        MyTask task = new MyTask(); //定義任務        t.schedule(task, 1000,2000);//設置任務的執行，1秒后開始，每2秒執行一次                Calendar cal = Calendar.getInstance();        cal.set(Calendar.MINUTE, 30);                t.schedule(task, cal.getTime() , 2000);            }}
2、通過匿名內部類實現
Timer timer = new Timer();          timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {                  public void run() {                                          System.out.println("abc");                  }          }, 1000 , 1000);
　　致謝：感謝您的耐心閱讀！