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Java Timer(定時調用、實現固定時間執行)

  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.println("11232");
        }
}, 200000 , 1000);

  這裡直接實現一個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,後面會說到Timer的實現機制就是說內部的調度機制),然後編寫run方法,20s後開始執行,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本身沒什麼意義,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,他甚至於根本不需要實現Runnable,因為這樣往往混淆視聽了,為什麼呢?也是本文要說的重點。
  在說到timer的原理時,我們先看看Timer裡面的一些常見方法:

1、這個方法是調度一個task,經過delay(ms)後開始進行調度,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)後開始調度,每次調度完後,最少等待period(ms)後才開始調度。

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)後開始調度,然後每經過period(ms)再次調度,貌似和方法:schedule是一樣的,其實不然,後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,而後者是理論時間點,例如:schedule時間片是5s,那麼理論上會在5、10、15、20這些時間片被調度,但是如果由於某些CPU征用導致未被調度,假如等到第8s才被第一次調度,那麼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後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,那麼計算出應該是第10s,所以它距離當前時間是2s,那麼再調度隊列排序中,會被優先調度,那麼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)

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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,則主線程結束後,timer自動結束,而無需使用cancel來完成對timer的結束。

構造方法2:傳入了是否為後台線程,後台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();
  }

   這裡有一個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:

   看到這裡知道了,Timer內部包裝了一個線程,用來做獨立於外部線程的調度,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,隊列裡面可以先猜猜看是什麼,那麼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:

  裡面還有一個屬性是: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線程由於某種 原因死掉了,而未被cancel,裡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寫這個方法是干什麼的就行了。

  接下來看調度方法的實現:

  對於上面6個調度方法,我們不做一一列舉,為什麼等下你就知道了:
  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    }

   這裡調用了另一個方法,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,這裡可以猜下要麼是 時間片,要麼是次數啥的,不過等會就知道是什麼了;另外關於方法: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,注意這個裡的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 源碼後你會發現這個算是老外對於一種數字的理解,而並非有什麼特殊的意義,所以閱讀源碼的時候也有這些困難所在。

  最後再看個方法是:

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,上面的取反沒有什麼特殊的意義,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,這些討論沒什麼意義,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,最後將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),然後將它放入queue隊列中,做一次notify操作,為什麼要做notify操作呢?看了後面的代碼你就知道了。

  簡言之,這裡就是講task放入隊列queue的過程,此時,你可能對queue的結構有些興趣,那麼我們先來看看queue屬性的��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();

   

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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秒後開始,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);

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