定时任务
在Java中，主要有两种方式实现定时任务：
- 使用java.util包中的Timer和TimerTask。
- 使用Java并发包中的ScheduledExecutorService。
1、Timer和TimerTask
1.1、基本用法
TimerTask表示一个定时任务，它是一个抽象类，实现了Runnable，具体的定时任务需要继承该类，实现run方法。Timer是一个具体类，它负责定时任务的调度和执行，主要方法有：
java
//在指定绝对时间time运行任务task
public void schedule(TimerTask task, Date time)
//在当前时间延时delay毫秒后运行任务task
public void schedule(TimerTask task, long delay)
//固定延时重复执行，第一次计划执行时间为firstTime，
//后一次的计划执行时间为前一次"实际"执行时间加上period
public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)
//同样是固定延时重复执行，第一次执行时间为当前时间加上delay
public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)
//固定频率重复执行，第一次计划执行时间为firstTime，
//后一次的计划执行时间为前一次"计划"执行时间加上period
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)
//同样是固定频率重复执行，第一次计划执行时间为当前时间加上delay
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)需要注意固定延时（fixed-delay）与固定频率（fixed-rate）的区别，二者都是重复执行，但后一次任务执行相对的时间是不一样的，对于固定延时，它是基于上次任务的"实际"执行时间来算的，如果由于某种原因，上次任务延时了，则本次任务也会延时，而固定频率会尽量补够运行次数。
另外，需要注意的是，如果第一次计划执行的时间firstTime是一个过去的时间，则任务会立即运行，对于固定延时的任务，下次任务会基于第一次执行时间计算，而对于固定频率的任务，则会从firstTime开始算，有可能加上period后还是一个过去时间，从而连续运行很多次，直到时间超过当前时间。我们通过一些简单的例子具体来看下。
1.2、基本示例
看一个最简单的例子，如代码所示。
java
public class BasicTimer {
static class DelayTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("delayed task");
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new DelayTask(), 1000);
Thread.sleep(2000);
timer.cancel();
}
}创建一个Timer对象，1秒钟后运行DelayTask，最后调用Timer的cancel方法取消所有定时任务。
java
public class TimerFixedDelay {
static class LongRunningTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println("long running finished");
}
}
static class FixedDelayTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println(System.currentTimeMillis());
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new LongRunningTask(), 10);
timer.schedule(new FixedDelayTask(), 100, 1000);
}
}有两个定时任务，第一个运行一次，但耗时5秒，第二个是重复执行，1秒一次，第一个先运行。运行该程序，会发现，第二个任务只有在第一个任务运行结束后才会开始运行，运行后1秒一次。如果替换上面的代码为固定频率，即变为代码所示。
java
public class TimerFixedRate {
static class LongRunningTask extends TimerTask {
//省略，与代码清单18-4一样
}
static class FixedRateTask extends TimerTask {
//省略，与代码清单18-4一样
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new LongRunningTask(), 10);
timer.scheduleAtFixedRate(new FixedRateTask(), 100, 1000);
}
}运行该程序，第二个任务同样只有在第一个任务运行结束后才会运行，但它会把之前没有运行的次数补过来，一下子运行5次，输出类似下面这样：
long running finished
1489467662330
1489467662330
1489467662330
1489467662330
1489467662330
14894676624191.3、基本原理
Timer内部主要由任务队列和Timer线程两部分组成。任务队列是一个基于堆实现的优先级队列，按照下次执行的时间排优先级。Timer线程负责执行所有的定时任务，需要强调的是，一个Timer对象只有一个Timer线程，所以，对于上面的例子，任务会被延迟。
Timer线程主体是一个循环，从队列中获取任务，如果队列中有任务且计划执行时间小于等于当前时间，就执行它，如果队列中没有任务或第一个任务延时还没到，就睡眠。如果睡眠过程中队列上添加了新任务且新任务是第一个任务，Timer线程会被唤醒，重新进行检查。
在执行任务之前，Timer线程判断任务是否为周期任务，如果是，就设置下次执行的时间并添加到优先级队列中，对于固定延时的任务，下次执行时间为当前时间加上period，对于固定频率的任务，下次执行时间为上次计划执行时间加上period。
1.4、死循环
一个Timer对象只有一个Timer线程，这意味着，定时任务不能耗时太长，更不能是无限循环。看个例子，如代码所示。
java
public class EndlessLoopTimer {
static class LoopTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
//模拟执行任务
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//永远也没有机会执行
static class ExampleTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello");
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new LoopTask(), 10);
timer.schedule(new ExampleTask(), 100);
}
}第一个定时任务是一个无限循环，其后的定时任务ExampleTask将永远没有机会执行。
1.5、异常任务
关于Timer线程，还需要强调非常重要的一点：在执行任何一个任务的run方法时，一旦run抛出异常，Timer线程就会退出，从而所有定时任务都会被取消。我们看个简单的示例，如代码所示。
java
public class TimerException {
static class TaskA extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("task A");
}
}
static class TaskB extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("task B");
throw new RuntimeException();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TaskA(), 1, 1000);
timer.schedule(new TaskB(), 2000, 1000);
}
}期望TaskA每秒执行一次，但TaskB会抛出异常，导致整个定时任务被取消，程序终止，屏幕输出为：
java
task A
task A
task B
Exception in thread "Timer-0" java.lang.RuntimeException
at laoma.demo.timer.TimerException$TaskB.run(TimerException.java:21)
at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)
at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)所以，如果希望各个定时任务不互相干扰，一定要在run方法内捕获所有异常。
1.6、总结
可以看到，Timer/TimerTask的基本使用是比较简单的，但我们需要注意：
- 后台只有一个线程在运行；
- 固定频率的任务被延迟后，可能会立即执行多次，将次数补够；
- 固定延时任务的延时相对的是任务执行前的时间
- 不要在定时任务中使用无限循环；
- 一个定时任务的未处理异常会导致所有定时任务被取消。
2、ScheduledExecutorService
由于Timer/TimerTask的一些问题，Java并发包引入了ScheduledExecutorService，下面我们介绍它的基本用法、基本示例和基本原理。
2.1、基本用法
ScheduledExecutorService是一个接口，其定义为：
java
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {
//单次执行，在指定延时delay后运行command
public ScheduledFuture<? > schedule(Runnable command, long delay,
TimeUnit unit);
//单次执行，在指定延时delay后运行callable
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay,
TimeUnit unit);
//固定频率重复执行
public ScheduledFuture<? > scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
//固定延时重复执行
public ScheduledFuture<? > scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);
}它们的返回类型都是ScheduledFuture，它是一个接口，扩展了Future和Delayed，没有定义额外方法。这些方法的大部分语义与Timer中的基本是类似的。对于固定频率的任务，第一次执行时间为initialDelay后，第二次为initialDelay+period，第三次为initial-Delay+2*period，以此类推。不过，对于固定延时的任务，它是从任务执行后开始算的，第一次为initialDelay后，第二次为第一次任务执行结束后再加上delay。与Timer不同，它不支持以绝对时间作为首次运行的时间。
ScheduledExecutorService的主要实现类是ScheduledThreadPoolExecutor，它是线程池ThreadPoolExecutor的子类，是基于线程池实现的，它的主要构造方法是：
java
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize)此外，还有构造方法可以接受参数ThreadFactory和RejectedExecutionHandler，含义与ThreadPoolExecutor一样，我们就不赘述了。
它的任务队列是一个无界的优先级队列，所以最大线程数对它没有作用，即使core-PoolSize设为0，它也会至少运行一个线程。
工厂类Executors也提供了一些方便的方法，以方便创建ScheduledThreadPoolExecutor，如下所示：
java
//单线程的定时任务执行服务
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor()
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor(
ThreadFactory threadFactory)
//多线程的定时任务执行服务
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
int corePoolSize)
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory)2.2、基本示例
由于可以有多个线程执行定时任务，一般任务就不会被某个长时间运行的任务所延迟了。比如，对于TimerFixedDelay，如果改为代码所示：
java
public class ScheduledFixedDelay {
static class LongRunningTask implements Runnable {
//省略，与代码清单18-4一样
}
static class FixedDelayTask implements Runnable {
//省略，与代码清单18-4一样
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ScheduledExecutorService timer = Executors
.newScheduledThreadPool(10);
timer.schedule(new LongRunningTask(), 10, TimeUnit.MILLISECONDS);
timer.scheduleWithFixedDelay(new FixedDelayTask(), 100, 1000,
TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}再次执行，第二个任务就不会被第一个任务延迟了。
另外，与Timer不同，单个定时任务的异常不会再导致整个定时任务被取消，即使后台只有一个线程执行任务。我们看个例子，如代码所示。
java
public class ScheduledException {
static class TaskA implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("task A");
}
}
static class TaskB implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("task B");
throw new RuntimeException();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ScheduledExecutorService timer = Executors
.newSingleThreadScheduledExecutor();
timer.scheduleWithFixedDelay(new TaskA(), 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
timer.scheduleWithFixedDelay(new TaskB(), 2, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}TaskA和TaskB都是每秒执行一次，TaskB两秒后执行，但一执行就抛出异常，屏幕的输出类似如下：
java
task A
task A
task B
task A
task A
...这说明，定时任务TaskB被取消了，但TaskA不受影响，即使它们是由同一个线程执行的。不过，需要强调的是，与Timer不同，没有异常被抛出，TaskB的异常没有在任何地方体现。所以，与Timer中的任务类似，应该捕获所有异常。
2.3、基本原理
ScheduledThreadPoolExecutor的实现思路与Timer基本是类似的，都有一个基于堆的优先级队列，保存待执行的定时任务，它的主要不同是：
- 它的背后是线程池，可以有多个线程执行任务。
- 它在任务执行后再设置下次执行的时间，对于固定延时的任务更为合理。
- 任务执行线程会捕获任务执行过程中的所有异常，一个定时任务的异常不会影响其他定时任务，不过，发生异常的任务（即使是一个重复任务）不会再被调度。