java定时器初探

从《thinking in java》了解到java原生的Times类有两个问题：

（1）Timer是启动单个线程来处理所有的时间任务，如果一个任务耗时很久，那么如果在执行这个过程中，下个定时任务开始，就会对接下来的任务造成影响；

（2）Timer某一个定时程序在执行过程中抛出运行时异常，那么定时器就会以为终止定时器的运行；

首先了解一下Timer类的核心组成

Timer有两个核心的属性，一个是TaskQueue对象，用于存储任务队列，一个是TimerThread，用于执行队列中的任务。

public class Timer {

private TaskQueue queue = new TaskQueue();

private TimerThread thread = new TimerThread(queue);

。。。。。。

写代码验证一下，看看是否是这样的。

Timer和TimeTask是java基础中实现定时程序的两个核心类。

A、TimerTask是一个抽象类，内部实现了Runnable接口，同时定义了任务的几个状态；

B、Timer类来负责调度继承TimerTask的具体任务，可是实现定时或者指定周期运行

通过打印可以发现，代码是顺序执行的，最简单的代码实现：

public class TimerTest extends TimerTask{

public static void main(String[] args) {
Timer timer1 = new Timer("time1");

timer1.schedule(new TimerTest(), 1);
timer1.schedule(new TimerTest(), 2);
timer1.schedule(new TimerTest(), 3);
}

@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-线程暂停5秒");
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-线程执行结束");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

当代码运行中，第一个任务出现NullPointException时，第二个任务就不会再运行下去。

public class TimerTest extends TimerTask{

public static void main(String[] args) {
Timer timer1 = new Timer("time1");
timer1.schedule(new TimerTest(), 1);
timer1.schedule(new TimerTest(), 2);
}

@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-线程暂停5秒");
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-线程执行结束");
String aaa = null;
System.out.println(aaa.hashCode());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

Timer有三部分组成：

任务单元，任务队列，任务调度器，从下图能够非常直观的看出几个类直接的关系。



TaskQueue任务队列的管理：

一个具有优先级的时间任务队列，通过下次执行时间来进行排序。实际上就是一个数组，数据里面放着了TimeTask对象。

void add(TimerTask task) {
if (size + 1 == queue.length)
queue = Arrays.copyOf(queue, 2*queue.length);
<span style="white-space: pre;"> </span>    queue[++size] = task;
fixUp(size);
}

上面是TaskQueue中的add方法，添加新的TimeTask的时候，首先判断是否超出了数组长度，初始数组是128，如果超过，就将数组长度加倍。

最后执行fixUp，重新将数组进行排序，TimeTask中nextExecutionTime小的排在数组的最前面，即最近一个要执行的定时任务。

Timer中重载了这个方法schedule，用来实现不同场景的任务调度，每一个schedule方法中都是用了这个方法sched

private void sched(TimerTask task, long time, long period) {
if (time < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");

synchronized(queue) {
if (!thread.newTasksMayBeScheduled)
throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");

synchronized(task.lock) {
if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
throw new IllegalStateException(
"Task already scheduled or cancelled");
task.nextExecutionTime = time;
task.period = period;
task.state = TimerTask.SCHEDULED;
}

queue.add(task);
if (queue.getMin() == task)
queue.notify();
}
}

从上述代码中可以看出，首先锁住任务队列，如果task符合条件，则直接将任务加入到任务队列中，并设置好任务下次执行时间以及执行周期并设置状态为可以被调度。



鉴于 Timer 的上述缺陷，Java 5 推出了基于线程池设计的 ScheduledExecutor。其设计思想是，每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。

java.util.courrent包中有一个定时调度线程的类：ScheduledExecutorService

下面的这个例子，从执行结果来看，两个定时程序是并发执行的，并且一个定时程序执行如果抛出异常，对于下个任务的执行没有啥影响，照样执行下去。

public class CourrentTimer implements Runnable {
public static void main(String[] args) {
CourrentTimer timer = new CourrentTimer();
ScheduledExecutorService executer = Executors.newScheduledThreadPool(2);
//创建线程池，调用ThreadPoolExecutor来进行创建，通过BlockingQueue来管理任务队列
executer.submit(timer);
executer.submit(timer);
//Timer类实现Runnable接口，从而进入任务队列
}
@Override
public void run() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-线程暂停5秒后运行-"+new Date());
String aa = null;
System.out.println(aa.hashCode());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

下面是执行返回的结果

pool-1-thread-1-线程暂停5秒后运行-Mon Feb 13 20:54:06 CST 2012
java.lang.NullPointerException
at CourrentTimer.run(CourrentTimer.java:24)
at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:441)
at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:303)
at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:138)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$ScheduledFutureTask.access$301(ScheduledThreadPoolExecutor.java:98)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$ScheduledFutureTask.run(ScheduledThreadPoolExecutor.java:206)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886)
pool-1-thread-2-线程暂停5秒后运行-Mon Feb 13 20:54:06 CST 2012
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)
java.lang.NullPointerException
at CourrentTimer.run(CourrentTimer.java:24)
at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:441)
at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:303)
at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:138)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$ScheduledFutureTask.access$301(ScheduledThreadPoolExecutor.java:98)
at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$ScheduledFutureTask.run(ScheduledThreadPoolExecutor.java:206)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

java的Timer和TimerTask两个类以及java.util.courrent中的ScheduledExecutorService可是实现定时以及周期的执行，但是复杂的定时任务（例如每周二晚上0点到4点执行）就暂时无法满足，需要结果时间工具类，Spring quartz将定时程序作了一个很好的封装，使开发者通过简单的配置就可以实现定时程序的调度。