Java任務定時執(zhí)行器案例的實現(xiàn)

更新時間：2022年06月06日 14:36:32 作者：未見花聞

定時器會執(zhí)行指定的任務，本文主要介紹了Java任務定時執(zhí)行器案例的實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

??前面的話??

本篇文章將介紹Java多線程案例，定時器，定時器就像鬧鐘一樣，等到了指定的時間，鬧鐘就會發(fā)出響聲來提醒您，而定時器會執(zhí)行指定的任務。

??1.定時器概述

??1.1認識定時器

java中的定時器，也可以叫做任務定時執(zhí)行器，顧名思義，就是等到了指定的時間，就去做指定的事情，就像你每周六或周日都要去力扣參加周賽一樣。

所以你如果想要使用定時器，你需要交代時間和對應的任務才行，java標準也提供了帶有定時器功能的類Timer。

??1.2Timer類的使用

在java1.8中，Timer給出了四個構(gòu)造方法，這些構(gòu)造方法可以去指定線程的名字和是否將定時器內(nèi)部的線程指定為守護線程。

好了，又出現(xiàn)了一個新概念，這個守護線程是什么鬼？
其實在java中有兩種線程，一種是用戶線程，另外一種是守護線程。用戶線程就是普通的線程，守護線程顧名思義就是守護用戶線程的線程，可以說就是用戶線程的保姆，守護線程與JVM“共存亡”，只要存在一個用戶線程，程序中所有的守護線程都不會停止工作，直到最后一個用戶線程執(zhí)行完畢，守護線程才會停止工作。守護線程最典型的應用就是 GC (垃圾回收器)，它就是一個非常稱職的守護者。

??構(gòu)造方法：

序號	構(gòu)造方法	說明
1	public Timer()	無參數(shù)構(gòu)造方法，默認定時器關(guān)聯(lián)的線程不是守護線程，線程名字也是默認值
2	public Timer(boolean isDaemon)	指定定時器中關(guān)聯(lián)的線程是否為守護線程，如果是，參數(shù)為true
3	public Timer(String name)	指定定時器關(guān)聯(lián)線程名稱，線程類型默認為非守護線程
4	public Timer(String name, boolean isDaemon)	指定定時器關(guān)聯(lián)線程名和線程類型

Timer類構(gòu)造時內(nèi)部也會創(chuàng)建線程，如果不指定，定時器對象內(nèi)部的線程（為了簡化，就稱為關(guān)聯(lián)線程吧）的類型是用戶線程，而不是守護線程。

??核心方法：

序號	方法	說明
1	public void schedule(TimerTask task, long delay)	指定任務，延遲多久執(zhí)行該任務
2	public void schedule(TimerTask task, Date time)	指定任務，指定任務的執(zhí)行時間
3	public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)	連續(xù)執(zhí)行指定任務，延遲時間，連續(xù)執(zhí)行任務的時間間隔，毫秒為單位
4	public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)	連續(xù)執(zhí)行指定任務，第一次任務的執(zhí)行時間，連續(xù)執(zhí)行任務的時間間隔
5	public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)	與方法4作用相同
6	public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)	與方法3作用相同
7	public void cancel()	終止定時器所有任務，終止執(zhí)行的任務不受影響

??使用演示：

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

public class TimeProgram {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執(zhí)行延后2s執(zhí)行的任務！");
            }
        }, 2000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執(zhí)行延后5s執(zhí)行的任務！");
            }
        }, 5000);

        //每秒輸出一個mian
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

??運行結(jié)果：

TimerTask類就是專門描述定時器任務的一個抽象類，它實現(xiàn)了Runnable接口。

public abstract class TimerTask implements Runnable    //jdk源碼

下面我們簡單實現(xiàn)一下定時器，我們就不用TimerTask了，我們直接使用Runnable，因為TimerTask實現(xiàn)了Runnable接口，所以后面測試我們自己所寫的schedule方法時，也可以傳入TimerTask類型的引用，既然是簡單地實現(xiàn)，那就不實現(xiàn)連續(xù)執(zhí)行的功能了。

??2.定時器的簡單實現(xiàn)

首先，我們需要建造一個類，來描述定時器的任務，可以使用Runnable加上一個任務執(zhí)行的時間戳就可以了。
??具體清單：
一個構(gòu)造方法，用來指定任務和延遲執(zhí)行時間。
兩個獲取方法，用來給外部對象獲取該對象的任務和執(zhí)行時間。
實現(xiàn)比較器，用于定時器任務對象的組織，畢竟，每次需要執(zhí)行時間最早的任務，需要用到基于小根堆實現(xiàn)的優(yōu)先隊列，不，還需要考慮多線程的情況，還是使用優(yōu)先級阻塞隊列吧。

//我的任務
class MyTask implements Comparable<MyTask> {
    //接收具體任務
    private Runnable runnable;
    //執(zhí)行時的時間戳
    private long time;

    //構(gòu)造方法
    public MyTask(Runnable runnable, int delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;
    }

    //執(zhí)行任務
    public void run() {
        this.runnable.run();
    }
    //獲取執(zhí)行時間
    public long getTime() {
        return this.time;
    }

    //實現(xiàn)comparable接口,方便創(chuàng)建優(yōu)先級阻塞隊列
    @Override
    public int compareTo(MyTask o) {
        return (int) (this.time - o.time);
    }
}

接下來就要實現(xiàn)定時器類了，首先我們需要一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織定時器任務，并且每次都能將時間最早的任務找到并執(zhí)行，那么這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非小根堆莫屬了，也就是優(yōu)先級隊列，注意對自定義類使用優(yōu)先級隊列時，一定要實現(xiàn)比較器。

    //每次執(zhí)行任務時，需要優(yōu)先執(zhí)行時間在前的任務，即每次執(zhí)行任務要選擇時間戳最小的任務，在多線程情況中優(yōu)先級阻塞隊列是最佳選擇
    private static final PriorityBlockingQueue<MyTask> priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>();

然后，需要一個方法將任務安排在優(yōu)先級阻塞隊列中，最后在構(gòu)造定時器對象的時候從優(yōu)先級阻塞隊列中取任務并在指定的時間執(zhí)行。

按照上圖的邏輯，我們自己實現(xiàn)的定時器類需要有一個線程專門去執(zhí)行任務，執(zhí)行任務過程中可能會遇到執(zhí)行時間還沒有到的情況，那么線程必須得等待，線程等待的方法有兩種，一種是wait另一種是sleep，這個案例我們推薦前者，因為sleep方法不能中途喚醒，這個案例是有可能需要中途喚醒的，那就是有新任務插入時，需要重新去優(yōu)先級阻塞隊列拿任務重復上述操作，這個喚醒操作可以使用notify方法實現(xiàn)，所以需要用到wait/notify組合拳，既然需要使用wait/notify那么就得有鎖，所以我們可以使用一個專門的鎖對象來加鎖。

??實現(xiàn)代碼：

//我的定時類 用來管理任務
class MyTimer {
    //專門對鎖對象
    private final Object locker = new Object();
    //每次執(zhí)行任務時，需要優(yōu)先執(zhí)行時間在前的任務，即每次執(zhí)行任務要選擇時間戳最小的任務，在多線程情況中優(yōu)先級阻塞隊列是最佳選擇
    private static final PriorityBlockingQueue<MyTask> priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>();

    //安排任務
    public void schedule(Runnable runnable, int delay) {
        //將任務放入小根堆中
        MyTask task = new MyTask(runnable, delay);
        priorityBlockingQueue.put(task);
        //每次當新任務加載到阻塞隊列時，需要中途喚醒線程，因為新進來的任務可能是最早需要執(zhí)行的
        synchronized (locker) {
            locker.notify();
        }
    }
    public MyTimer() {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    //加載任務，確定執(zhí)行時機
                    MyTask myTask = priorityBlockingQueue.take();
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    //時間未到，將任務放回
                    if (curTime < myTask.getTime()) {
                        synchronized (locker) {
                            priorityBlockingQueue.put(myTask);
                            //放回任務后，不能立即就再次取該任務加載，需要設(shè)置一個再次加載的等待時間,建議使用wait帶參數(shù)的方法
                            //因為wait方法可以使用notify進行中途喚醒，而sleep不能中途喚醒
                            int delay = (int)(myTask.getTime() - curTime);
                            locker.wait(delay);
                        }
                    } else {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程收到任務，正在執(zhí)行中！");
                        myTask.run();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程執(zhí)行任務完畢，正在等待新任務！");
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        //不要忘了啟動線程
        thread.start();
    }
}

??上面是我們實現(xiàn)定時器的代碼，我們來測試一下：

import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

public class TimeProgram {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyTimer timer = new MyTimer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執(zhí)行延后2s執(zhí)行的任務！");
            }
        }, 2000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執(zhí)行延后5s執(zhí)行的任務！");
            }
        }, 5000);

        //每秒輸出一個mian
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

??執(zhí)行結(jié)果：