java 定時(shí)任務(wù)

在我們編程過程中如果需要執(zhí)行一些簡單的定時(shí)任務(wù)，無須做復(fù)雜的控制，我們可以考慮使用JDK中的Timer定時(shí)任務(wù)來實(shí)現(xiàn)。下面LZ就其原理、實(shí)例以及Timer缺陷三個(gè)方面來解析Java Timer定時(shí)器。

一、簡介

在Java中一個(gè)完整定時(shí)任務(wù)需要由Timer、TimerTask兩個(gè)類來配合完成。 API中是這樣定義他們的，Timer：一種工具，線程用其安排以后在后臺(tái)線程中執(zhí)行的任務(wù)?？砂才湃蝿?wù)執(zhí)行一次，或者定期重復(fù)執(zhí)行。由TimerTask：Timer 安排為一次執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)。我們可以這樣理解Timer是一種定時(shí)器工具，用來在一個(gè)后臺(tái)線程計(jì)劃執(zhí)行指定任務(wù)，而TimerTask一個(gè)抽象類，它的子類代表一個(gè)可以被Timer計(jì)劃的任務(wù)。

Timer類

在工具類Timer中，提供了四個(gè)構(gòu)造方法，每個(gè)構(gòu)造方法都啟動(dòng)了計(jì)時(shí)器線程，同時(shí)Timer類可以保證多個(gè)線程可以共享單個(gè)Timer對(duì)象而無需進(jìn)行外部同步，所以Timer類是線程安全的。但是由于每一個(gè)Timer對(duì)象對(duì)應(yīng)的是單個(gè)后臺(tái)線程，用于順序執(zhí)行所有的計(jì)時(shí)器任務(wù)，一般情況下我們的線程任務(wù)執(zhí)行所消耗的時(shí)間應(yīng)該非常短，但是由于特殊情況導(dǎo)致某個(gè)定時(shí)器任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間太長，那么他就會(huì)“獨(dú)占”計(jì)時(shí)器的任務(wù)執(zhí)行線程，其后的所有線程都必須等待它執(zhí)行完，這就會(huì)延遲后續(xù)任務(wù)的執(zhí)行，使這些任務(wù)堆積在一起，具體情況我們后面分析。

當(dāng)程序初始化完成Timer后，定時(shí)任務(wù)就會(huì)按照我們?cè)O(shè)定的時(shí)間去執(zhí)行，Timer提供了schedule方法，該方法有多中重載方式來適應(yīng)不同的情況，如下：

schedule(TimerTask task, Date time)：安排在指定的時(shí)間執(zhí)行指定的任務(wù)。

schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) ：安排指定的任務(wù)在指定的時(shí)間開始進(jìn)行重復(fù)的固定延遲執(zhí)行。

schedule(TimerTask task, long delay) ：安排在指定延遲后執(zhí)行指定的任務(wù)。

schedule(TimerTask task, long delay, long period) ：安排指定的任務(wù)從指定的延遲后開始進(jìn)行重復(fù)的固定延遲執(zhí)行。

同時(shí)也重載了scheduleAtFixedRate方法，scheduleAtFixedRate方法與schedule相同，只不過他們的側(cè)重點(diǎn)不同，區(qū)別后面分析。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)：安排指定的任務(wù)在指定的時(shí)間開始進(jìn)行重復(fù)的固定速率執(zhí)行。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)：安排指定的任務(wù)在指定的延遲后開始進(jìn)行重復(fù)的固定速率執(zhí)行。

TimerTask

TimerTask類是一個(gè)抽象類，由Timer 安排為一次執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)。它有一個(gè)抽象方法run()方法，該方法用于執(zhí)行相應(yīng)計(jì)時(shí)器任務(wù)要執(zhí)行的操作。因此每一個(gè)具體的任務(wù)類都必須繼承TimerTask，然后重寫run()方法。

另外它還有兩個(gè)非抽象的方法：

boolean cancel()：取消此計(jì)時(shí)器任務(wù)。

long scheduledExecutionTime()：返回此任務(wù)最近實(shí)際執(zhí)行的安排執(zhí)行時(shí)間。

二、實(shí)例

2.1、指定延遲時(shí)間執(zhí)行定時(shí)任務(wù)

public class TimerTest01 {
 Timer timer;
 public TimerTest01(int time){
  timer = new Timer();
  timer.schedule(new TimerTaskTest01(), time * 1000);
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  System.out.println("timer begin....");
  new TimerTest01(3);
 }
}

public class TimerTaskTest01 extends TimerTask{

 public void run() {
  System.out.println("Time's up!!!!");
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

首先打印：timer begin....

3秒后打?。篢ime's up!!!!

2.2、在指定時(shí)間執(zhí)行定時(shí)任務(wù)

public class TimerTest02 {
 Timer timer;
 
 public TimerTest02(){
  Date time = getTime();
  System.out.println("指定時(shí)間time=" + time);
  timer = new Timer();
  timer.schedule(new TimerTaskTest02(), time);
 }
 
 public Date getTime(){
  Calendar calendar = Calendar.getInstance();
  calendar.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 11);
  calendar.set(Calendar.MINUTE, 39);
  calendar.set(Calendar.SECOND, 00);
  Date time = calendar.getTime();
  
  return time;
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  new TimerTest02();
 }
}

public class TimerTaskTest02 extends TimerTask{

 @Override
 public void run() {
  System.out.println("指定時(shí)間執(zhí)行線程任務(wù)...");
 }
}

當(dāng)時(shí)間到達(dá)11:39:00時(shí)就會(huì)執(zhí)行該線程任務(wù)，當(dāng)然大于該時(shí)間也會(huì)執(zhí)行??！執(zhí)行結(jié)果為：

指定時(shí)間time=Tue Jun 10 11:39:00 CST 2014
指定時(shí)間執(zhí)行線程任務(wù)...

2.3、在延遲指定時(shí)間后以指定的間隔時(shí)間循環(huán)執(zhí)行定時(shí)任務(wù)

public class TimerTest03 {
 Timer timer;
 
 public TimerTest03(){
  timer = new Timer();
  timer.schedule(new TimerTaskTest03(), 1000, 2000);
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  new TimerTest03();
 }
}

public class TimerTaskTest03 extends TimerTask{

 @Override
 public void run() {
  Date date = new Date(this.scheduledExecutionTime());
  System.out.println("本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：" + date);
 }
}

運(yùn)行結(jié)果:

本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:47 CST 2014
本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:49 CST 2014
本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:51 CST 2014
本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:53 CST 2014
本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:55 CST 2014
本次執(zhí)行該線程的時(shí)間為：Tue Jun 10 21:19:57 CST 2014
.................

對(duì)于這個(gè)線程任務(wù),如果我們不將該任務(wù)停止,他會(huì)一直運(yùn)行下去。

對(duì)于上面三個(gè)實(shí)例，LZ只是簡單的演示了一下，同時(shí)也沒有講解scheduleAtFixedRate方法的例子，其實(shí)該方法與schedule方法一樣！

2.4、分析schedule和scheduleAtFixedRate

1、schedule(TimerTask task, Date time)、schedule(TimerTask task, long delay)

對(duì)于這兩個(gè)方法而言，如果指定的計(jì)劃執(zhí)行時(shí)間scheduledExecutionTime<= systemCurrentTime，則task會(huì)被立即執(zhí)行。scheduledExecutionTime不會(huì)因?yàn)槟骋粋€(gè)task的過度執(zhí)行而改變。

2、schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)、schedule(TimerTask task, long delay, long period)

這兩個(gè)方法與上面兩個(gè)就有點(diǎn)兒不同的，前面提過Timer的計(jì)時(shí)器任務(wù)會(huì)因?yàn)榍耙粋€(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間較長而延時(shí)。在這兩個(gè)方法中，每一次執(zhí)行的task的計(jì)劃時(shí)間會(huì)隨著前一個(gè)task的實(shí)際時(shí)間而發(fā)生改變，也就是scheduledExecutionTime(n+1)=realExecutionTime(n)+periodTime。也就是說如果第n個(gè)task由于某種情況導(dǎo)致這次的執(zhí)行時(shí)間過程，最后導(dǎo)致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1)，這是第n+1個(gè)task并不會(huì)因?yàn)榈綍r(shí)了而執(zhí)行，他會(huì)等待第n個(gè)task執(zhí)行完之后再執(zhí)行，那么這樣勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致n+2個(gè)的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)scheduledExecutionTime放生改變即scheduledExecutionTime(n+2) = realExecutionTime(n+1)+periodTime。所以這兩個(gè)方法更加注重保存間隔時(shí)間的穩(wěn)定。

3、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

在前面也提過scheduleAtFixedRate與schedule方法的側(cè)重點(diǎn)不同，schedule方法側(cè)重保存間隔時(shí)間的穩(wěn)定，而scheduleAtFixedRate方法更加側(cè)重于保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。為什么這么說，原因如下。在schedule方法中會(huì)因?yàn)榍耙粋€(gè)任務(wù)的延遲而導(dǎo)致其后面的定時(shí)任務(wù)延時(shí)，而scheduleAtFixedRate方法則不會(huì)，如果第n個(gè)task執(zhí)行時(shí)間過長導(dǎo)致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1)，則不會(huì)做任何等待他會(huì)立即執(zhí)行第n+1個(gè)task，所以scheduleAtFixedRate方法執(zhí)行時(shí)間的計(jì)算方法不同于schedule，而是scheduledExecutionTime(n)=firstExecuteTime +n*periodTime，該計(jì)算方法永遠(yuǎn)保持不變。所以scheduleAtFixedRate更加側(cè)重于保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。

三、Timer的缺陷

3.1、Timer的缺陷

Timer計(jì)時(shí)器可以定時(shí)（指定時(shí)間執(zhí)行任務(wù)）、延遲（延遲5秒執(zhí)行任務(wù)）、周期性地執(zhí)行任務(wù)（每隔個(gè)1秒執(zhí)行任務(wù)），但是，Timer存在一些缺陷。首先Timer對(duì)調(diào)度的支持是基于絕對(duì)時(shí)間的，而不是相對(duì)時(shí)間，所以它對(duì)系統(tǒng)時(shí)間的改變非常敏感。其次Timer線程是不會(huì)捕獲異常的，如果TimerTask拋出的了未檢查異常則會(huì)導(dǎo)致Timer線程終止，同時(shí)Timer也不會(huì)重新恢復(fù)線程的執(zhí)行，他會(huì)錯(cuò)誤的認(rèn)為整個(gè)Timer線程都會(huì)取消。同時(shí)，已經(jīng)被安排單尚未執(zhí)行的TimerTask也不會(huì)再執(zhí)行了，新的任務(wù)也不能被調(diào)度。故如果TimerTask拋出未檢查的異常，Timer將會(huì)產(chǎn)生無法預(yù)料的行為。

1、Timer管理時(shí)間延遲缺陷

前面Timer在執(zhí)行定時(shí)任務(wù)時(shí)只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程任務(wù)，如果存在多個(gè)線程，若其中某個(gè)線程因?yàn)槟撤N原因而導(dǎo)致線程任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長，超過了兩個(gè)任務(wù)的間隔時(shí)間，會(huì)發(fā)生一些缺陷：

public class TimerTest04 {
 private Timer timer;
 public long start; 
 
 public TimerTest04(){
  this.timer = new Timer();
  start = System.currentTimeMillis();
 }
 
 public void timerOne(){
  timer.schedule(new TimerTask() {
   public void run() {
    System.out.println("timerOne invoked ,the time:" + (System.currentTimeMillis() - start));
    try {
     Thread.sleep(4000); //線程休眠3000
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  }, 1000);
 }
 
 public void timerTwo(){
  timer.schedule(new TimerTask() {
   public void run() {
    System.out.println("timerOne invoked ,the time:" + (System.currentTimeMillis() - start));
   }
  }, 3000);
 }
 
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  TimerTest04 test = new TimerTest04();
  
  test.timerOne();
  test.timerTwo();
 }
}

按照我們正常思路，timerTwo應(yīng)該是在3s后執(zhí)行，其結(jié)果應(yīng)該是：

timerOne invoked ,the time:1001
timerOne invoked ,the time:3001

但是事與愿違，timerOne由于sleep(4000)，休眠了4S，同時(shí)Timer內(nèi)部是一個(gè)線程，導(dǎo)致timeOne所需的時(shí)間超過了間隔時(shí)間，結(jié)果：

timerOne invoked ,the time:1000
timerOne invoked ,the time:5000

2、Timer拋出異常缺陷

如果TimerTask拋出RuntimeException，Timer會(huì)終止所有任務(wù)的運(yùn)行。如下：

public class TimerTest04 {
 private Timer timer;
 
 public TimerTest04(){
  this.timer = new Timer();
 }
 
 public void timerOne(){
  timer.schedule(new TimerTask() {
   public void run() {
    throw new RuntimeException();
   }
  }, 1000);
 }
 
 public void timerTwo(){
  timer.schedule(new TimerTask() {
   
   public void run() {
    System.out.println("我會(huì)不會(huì)執(zhí)行呢？？");
   }
  }, 1000);
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  TimerTest04 test = new TimerTest04();
  test.timerOne();
  test.timerTwo();
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：timerOne拋出異常，導(dǎo)致timerTwo任務(wù)終止。

Exception in thread "Timer-0" java.lang.RuntimeException
 at com.chenssy.timer.TimerTest04$1.run(TimerTest04.java:25)
 at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)
 at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)

對(duì)于Timer的缺陷，我們可以考慮 ScheduledThreadPoolExecutor 來替代。Timer是基于絕對(duì)時(shí)間的，對(duì)系統(tǒng)時(shí)間比較敏感，而ScheduledThreadPoolExecutor 則是基于相對(duì)時(shí)間；Timer是內(nèi)部是單一線程，而ScheduledThreadPoolExecutor內(nèi)部是個(gè)線程池，所以可以支持多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。

3.2、用ScheduledExecutorService替代Timer

1、解決問題一：

public class ScheduledExecutorTest {
 private ScheduledExecutorService scheduExec;
 
 public long start;
 
 ScheduledExecutorTest(){
  this.scheduExec = Executors.newScheduledThreadPool(2); 
  this.start = System.currentTimeMillis();
 }
 
 public void timerOne(){
  scheduExec.schedule(new Runnable() {
   public void run() {
    System.out.println("timerOne,the time:" + (System.currentTimeMillis() - start));
    try {
     Thread.sleep(4000);
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  },1000,TimeUnit.MILLISECONDS);
 }
 
 public void timerTwo(){
  scheduExec.schedule(new Runnable() {
   public void run() {
    System.out.println("timerTwo,the time:" + (System.currentTimeMillis() - start));
   }
  },2000,TimeUnit.MILLISECONDS);
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorTest test = new ScheduledExecutorTest();
  test.timerOne();
  test.timerTwo();
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

timerOne,the time:1003
timerTwo,the time:2005

2、解決問題二

public class ScheduledExecutorTest {
 private ScheduledExecutorService scheduExec;
 
 public long start;
 
 ScheduledExecutorTest(){
  this.scheduExec = Executors.newScheduledThreadPool(2); 
  this.start = System.currentTimeMillis();
 }
 
 public void timerOne(){
  scheduExec.schedule(new Runnable() {
   public void run() {
    throw new RuntimeException();
   }
  },1000,TimeUnit.MILLISECONDS);
 }
 
 public void timerTwo(){
  scheduExec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
   public void run() {
    System.out.println("timerTwo invoked .....");
   }
  },2000,500,TimeUnit.MILLISECONDS);
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  ScheduledExecutorTest test = new ScheduledExecutorTest();
  test.timerOne();
  test.timerTwo();
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
........................

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