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，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，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)來保存所有的任務(wù)，這些任務(wù)是根據(jù)時(shí)間的大小來進(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MyTask來表示，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)線程來檢測(cè)隊(duì)首元素：

    //當(dāng)創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候就直接開啟一個(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來解決 while (true) 的忙等問題。

    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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