Java中定時(shí)器java.util.Timer的簡(jiǎn)單模擬

更新時(shí)間：2023年07月18日 11:57:05 作者：會(huì)飛的喵喵

在Java中，定時(shí)器（Timer）是一個(gè)工具類(lèi)，用于安排任務(wù)在指定時(shí)間后執(zhí)行或以指定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行，本文就來(lái)講講如何簡(jiǎn)單模擬實(shí)現(xiàn)定時(shí)器吧

1.定時(shí)器

1.1 含義

在Java中，定時(shí)器（Tim er）是一個(gè)工具類(lèi)，用于安排任務(wù)（Task）在指定時(shí)間后執(zhí)行或以指定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行。它可以用于執(zhí)行定時(shí)任務(wù)、定時(shí)調(diào)度和時(shí)間延遲等操作。

定時(shí)器（Timer）可以應(yīng)用于許多場(chǎng)景，比如：

調(diào)度任務(wù)：當(dāng)你需要按照預(yù)定時(shí)間執(zhí)行任務(wù)時(shí)，可以使用定時(shí)器。例如，每天凌晨執(zhí)行數(shù)據(jù)備份、定時(shí)生成報(bào)表、定時(shí)發(fā)送通知等。
超時(shí)處理：當(dāng)你需要處理某個(gè)操作的超時(shí)情況時(shí)，可以使用定時(shí)器。例如，設(shè)置一個(gè)操作的超時(shí)時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成，則執(zhí)行相應(yīng)的超時(shí)處理邏輯。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的定時(shí)器

Java中的定時(shí)器：java.util.Timer，它的常用方法：

方法	描述
schedule(TimerTask task, Date time)	安排在指定時(shí)間執(zhí)行任務(wù)
schedule(TimerTask task, long delay)	安排在指定延遲時(shí)間后執(zhí)行任務(wù)
schedule(TimerTask task, long delay, long period)	安排在指定延遲時(shí)間后以指定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行任務(wù)
scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)	安排在指定時(shí)間開(kāi)始以固定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行任務(wù)
scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)	安排在指定延遲時(shí)間后以固定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行任務(wù)
cancel()	取消定時(shí)器的所有任務(wù)
purge()	從定時(shí)器的任務(wù)隊(duì)列中刪除所有已取消的任務(wù)

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        //調(diào)度指定的任務(wù)在指定的延遲時(shí)間（3000ms）后執(zhí)行。
        timer.schedule(new TimerTask() {
            //待執(zhí)行的任務(wù)
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello");
            }
        },3000);
    }
}

也可以一次注冊(cè)多個(gè)任務(wù)：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        //在指定的延遲時(shí)間（1000ms）后執(zhí)行。
        timer.schedule(new TimerTask() {
            //待執(zhí)行的任務(wù)
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("任務(wù)1");
            }
        },1000);
        //在指定的延遲時(shí)間（2000ms）后執(zhí)行。
        timer.schedule(new TimerTask() {
            //待執(zhí)行的任務(wù)
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("任務(wù)2");
            }
        },2000);
        //在指定的延遲時(shí)間（3000ms）后執(zhí)行。
        timer.schedule(new TimerTask() {
            //待執(zhí)行的任務(wù)
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("任務(wù)3");
            }
        },3000);
    }
}

2.簡(jiǎn)單模擬實(shí)現(xiàn)定時(shí)器

2.1 實(shí)現(xiàn)思路

1.使用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)保存所有的任務(wù)，這些任務(wù)是根據(jù)時(shí)間的大小來(lái)進(jìn)行先后執(zhí)行的，所以這里使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。由于這里是多線程的環(huán)境，所以這里采用PriorityBlockingQueue(優(yōu)先級(jí)阻塞隊(duì)列)，時(shí)間越小優(yōu)先級(jí)越高。

2.我們需要使用一個(gè)線程來(lái)掃描定時(shí)器里面的任務(wù)是否到達(dá)執(zhí)行時(shí)間，由于我們采用的是優(yōu)先級(jí)隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以只需掃描隊(duì)首元素。如果隊(duì)首還沒(méi)到執(zhí)行時(shí)間，那么后面的元素不可能到達(dá)執(zhí)行時(shí)間。

3.任務(wù)用一個(gè)類(lèi)MyTask來(lái)表示，這里需要實(shí)現(xiàn)Comparable接口，因?yàn)樗枰嫒雰?yōu)先級(jí)隊(duì)列。其中的屬性：

//表示定時(shí)器中的任務(wù)
class MyTask implements Comparable<MyTask>{
    //要執(zhí)行的任務(wù)內(nèi)容
    private Runnable runnable;
    //延遲時(shí)間
    private long time;
    public MyTask(Runnable runnable, long time) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = time;
    }
    //為了便于后面的比較，需要提供 get 方法
    public long getTime() {
        return time;
    }
    //表示任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行
    public void run(){
        this.runnable.run();
    }
    @Override
    public int compareTo(MyTask o) {
        return (int)(this.getTime() - o.getTime());
    }
}

4.實(shí)現(xiàn)添加任務(wù)的方法schedule：

public class MyTimer {
    //掃描線程
    private Thread thread;
    //優(yōu)先級(jí)隊(duì)列(這里為阻塞隊(duì)列)
    private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    /**
     * 這個(gè)方法是用來(lái)注冊(cè)（添加）任務(wù)的
     * @param runnable 表示待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param after 表示多少時(shí)間過(guò)后執(zhí)行任務(wù)
     */
    public void schedule(Runnable runnable,long after){
        //添加任務(wù)，注意這里的時(shí)間是 System.currentTimeMillis() + after
        MyTask task = new MyTask(runnable,System.currentTimeMillis() + after);
        queue.put(task);
    }
}

5.添加一個(gè)線程來(lái)檢測(cè)隊(duì)首元素：

    //當(dāng)創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候就直接開(kāi)啟一個(gè)線程
	public MyTimer(){
        thread = new Thread(()->{
           while(true){
               //取出隊(duì)首，如果到時(shí)間了就執(zhí)行。
               try {
                   MyTask myTask = queue.take();
                   long curTime = System.currentTimeMillis();
                   if(curTime < myTask.getTime()){
                       //時(shí)間未到，不執(zhí)行
                       queue.put(myTask);
                   }else {
                       //時(shí)間已到，執(zhí)行
                       myTask.run();
                   }
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });
        thread.start();
    }

就這樣就完了嗎？其實(shí)不然，在上面代碼中while (true)轉(zhuǎn)的太快了, 造成了無(wú)意義的 CPU 浪費(fèi)，如果第一個(gè)任務(wù)設(shè)定的是 1 min 之后執(zhí)行某個(gè)邏輯，那么在這一分鐘內(nèi) CPU 會(huì)一直存取隊(duì)首元素。所以這里需要借助該對(duì)象的wait / notify來(lái)解決 while (true) 的忙等問(wèn)題。

    public MyTimer(){
        thread = new Thread(()->{
           while(true){
               //取出隊(duì)首，如果到時(shí)間了就執(zhí)行。
               try {
                   MyTask myTask = queue.take();
                   long curTime = System.currentTimeMillis();
                   if(curTime < myTask.getTime()){
                       queue.put(myTask);
                       //時(shí)間未到，不執(zhí)行，這里的 this 表示 MyTimer 對(duì)象
                       synchronized (this){
                           //阻塞一段時(shí)間
                           this.wait(myTask.getTime() - curTime);
                       }
                   }else {
                       //時(shí)間已到，執(zhí)行
                       myTask.run();
                   }
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });
        thread.start();
    }
    /**
     * 這個(gè)方法是用來(lái)注冊(cè)（添加）任務(wù)的
     * @param runnable 表示待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param after 表示多少時(shí)間過(guò)后執(zhí)行任務(wù)
     */
    public void schedule(Runnable runnable,long after){
        //添加任務(wù)，注意這里的時(shí)間是 System.currentTimeMillis() + after
        MyTask task = new MyTask(runnable,System.currentTimeMillis() + after);
        queue.put(task);
        synchronized(this){
            this.notify();
        }
    }

修改 Timer 的 schedule 方法，每次有新任務(wù)到來(lái)的時(shí)候喚醒一下線程。(因?yàn)樾虏迦氲娜蝿?wù)可能是需要馬上執(zhí)行的)。

還沒(méi)結(jié)束！上面的代碼還是有缺陷的。假設(shè)當(dāng) thread 線程執(zhí)行完 queue.take() 過(guò)后，myTask.getTime() - curTime 的值為 1 個(gè)小時(shí)。這時(shí) CPU 調(diào)度了其它線程（假設(shè)為 t2）執(zhí)行， t2 線程調(diào)用 schedule 方法，延時(shí)時(shí)間為 30 分鐘，并調(diào)用 put 方法，隨后再執(zhí)行 notify 方法。然而這時(shí) wait 方法還沒(méi)有執(zhí)行，notify 相當(dāng)于失效了。這時(shí)CPU再調(diào)度 thread 線程執(zhí)行，但是 myTask.getTime() - curTime 的值本應(yīng)是 30 分鐘（新添加了一個(gè)任務(wù)），但是實(shí)際上卻是 1 個(gè)小時(shí)。這是因?yàn)?code>queue.take()與wait不是原子操作，所以才導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，下面是改進(jìn)后的代碼。

    public MyTimer(){
        thread = new Thread(()->{
           while(true){
               //取出隊(duì)首，如果到時(shí)間了就執(zhí)行。
               try {
                   synchronized (this){
                       MyTask myTask = queue.take();
                       long curTime = System.currentTimeMillis();
                       if(curTime < myTask.getTime()){
                           queue.put(myTask);
                           //時(shí)間未到，不執(zhí)行
                           //阻塞一段時(shí)間
                           this.wait(myTask.getTime() - curTime);
                       }else {
                           //時(shí)間已到，執(zhí)行
                           myTask.run();
                       }                       
                   }
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });
        thread.start();
    }

2.2 完整代碼

//表示定時(shí)器中的任務(wù)
class MyTask implements Comparable<MyTask>{
    //要執(zhí)行的任務(wù)內(nèi)容
    private Runnable runnable;
    //延遲時(shí)間
    private long time;
    public MyTask(Runnable runnable, long time) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = time;
    }
    //為了便于后面的比較，需要提供 get 方法
    public long getTime() {
        return time;
    }
    //表示任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行
    public void run(){
        this.runnable.run();
    }
    @Override
    public int compareTo(MyTask o) {
        return (int)(this.getTime() - o.getTime());
    }
}
public class MyTimer {
    //掃描線程
    private Thread thread;
    //優(yōu)先級(jí)隊(duì)列
    private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    public MyTimer(){
        thread = new Thread(()->{
           while(true){
               //取出隊(duì)首，如果到時(shí)間了就執(zhí)行。
               try {
                   synchronized (this){
                       MyTask myTask = queue.take();
                       long curTime = System.currentTimeMillis();
                       if(curTime < myTask.getTime()){
                           queue.put(myTask);
                           //時(shí)間未到，不執(zhí)行
                           //阻塞一段時(shí)間
                           this.wait(myTask.getTime() - curTime);
                       }else {
                           //時(shí)間已到，執(zhí)行
                           myTask.run();
                       }
                   }
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });
        thread.start();
    }
    /**
     * 這個(gè)方法是用來(lái)注冊(cè)（添加）任務(wù)的
     * @param runnable 表示待執(zhí)行的任務(wù)
     * @param after 表示多少時(shí)間過(guò)后執(zhí)行任務(wù)
     */
    public void schedule(Runnable runnable,long after){
        //添加任務(wù)，注意這里的時(shí)間是 System.currentTimeMillis() + after
        MyTask task = new MyTask(runnable,System.currentTimeMillis() + after);
        queue.put(task);
        synchronized(this){
            this.notify();
        }
    }
}

以上就是Java中定時(shí)器java.util.Timer的簡(jiǎn)單模擬的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java定時(shí)器的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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