JavaEE 第11节定时器

前言

本篇博客重点介绍定时器的简单实现，帮助理解其底层原理。关于JAVA工具类自带的定时器，只会简单介绍，详细使用参阅官方文档（下文中有官方文档的连接）。

一、什么是定时器

定时器的概念非常简单。

它在软件开发中应用非常广泛。它类似于一个提前设定好的闹钟，到达指定时间后，执行设定好的任务程序。比如在网络通信中，如果在一个时间范围内没有得到响应，那么重新尝试连接网络等。

二、Java标准库中的定时器

标准库中提供了Timer类，核心方法是schedule（用于安排任务给计时器），它有两个参数：

TimerTask task：描述要执行的任务,实际是对Runnable的封装
long delay：延迟多长时间执行 ms

如图（来自官方文档）：

代码演示：

一个Timer实例只会创建一个线程（默认创建的前台线程），因此如果有多个schedule的任务，他们是串行执行的 。关于Timer类的详细信息和使用请参阅oracle官方文档：Timer

如果有在多线程环境下使用计时器的需要，需要用到线程池中的ScheduledExecutorService.具体使用请参阅oracle官方文档：ScheduledExecutorService

三、设计实现一个简单的定时器

这里介绍的计时器，只包含一个线程，并且可能会出现任务阻塞（如果一个任务执行时间过长，后执行的任务可能延迟执行）

java 复制代码

/**
 * 我们会使用优先级队列来判断那个任务最紧急需要先完成，所以需要实现Compareble，
 * 然后重写compareTo方法，用时间戳进行大小比较
 * 优先级队列中，存放的是一个一个要执行的任务
 */
class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask> {

    //用绝对时间------时间戳来表示时间间隔
    long time;

    //要执行的任务
    Runnable runnable;

    //构造方法
    public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {

        //执行时间等于当前时间+延迟时间大小
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;

        this.runnable = runnable;
    }

    //用于执行任务
    public void run() {
        runnable.run();
    }

    //获取需要执行的任务的执行时间,等一下有用
    public long getTime() {
        return time;
    }

    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        //创建一个小根堆，时间到的先执行
        return (int) (this.time - o.time);
    }
}


class MyTimer {

    //把schedule的任务放到这里，然后去除优先级大的任务，判断时间，是否需要执行
    PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
    //创建一个锁对象
    private Object locker = new Object();

    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {

        //涉及优先级队列的读写操作，需要加锁保证线程安全
        synchronized (locker) {
            //把runnable和delay封装到myTimerTask中
            MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay);

            //放入优先级队列
            queue.offer(myTimerTask);

            //通知唤醒myTimer创建的线程
            locker.notify();
        }
    }

    //构造方法，一旦创建这个实例，开始在优先级队列里面循环获取方法执行（如果到达要执行的时机）
    public MyTimer() {
        Thread t = new Thread(() -> {

            while (true) {
                try {
                    //下面涉及对优先级队列的读写操作，需要保证线程安全
                    synchronized (locker) {

                        //目前没有任务，就一直睡，直到schedule了新的任务
                        while (queue.isEmpty()) {
                            locker.wait();
                        }
                        
                        //有了任务，先看看当前需不需要执行
                        MyTimerTask task=queue.peek();
                        
                        //时间已经到了，或者超时了，就执行
                        if(System.currentTimeMillis()>=task.time){
                            task.run();
                            //一处执行完的任务
                            queue.poll();
                        }else{
                            //没到时间，就睡到任务执行的时候
                            locker.wait(task.time-System.currentTimeMillis());
                        }
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        //启动线程
        t.start();
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyTimer myTimer = new MyTimer();
        myTimer.schedule(() -> {
            System.out.println("hello 1000");
        }, 1000);

        myTimer.schedule(() -> {
            System.out.println("hello 2000");
        }, 2000);

        myTimer.schedule(() -> {
            System.out.println("hello 3000");
        }, 3000);

        System.out.println("程序开始运行");
    }
}

执行结果：

此程序需要注意的几个点：

1）不要把下面的while换成if语句：

2）不能使用Thread.slee()替换wait()

原因有2

1、 Thread.sleep在睡眠的时候是不会释放锁的（抱着锁睡） ，也就是睡眠的时候，schedule操作是无法进行的，会造成死锁！

2、notify和wait本来就是搭配起来用，实现线程之间通信的。

如果在myTimer线程睡眠的时候，有新的任务进来，notify会重新唤醒线程，而Thread.sleep是没有这个功能的。

JavaEE 第11节 定时器

前言

一、什么是定时器

二、Java标准库中的定时器

三、设计实现一个简单的定时器

JavaEE 第11节定时器