【Java多线程】ScheduledThreadPoolExecutor详解（二十八）

　　ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor。它主要用来在给定的延迟之后运行任务，或者定期执行任务。ScheduledThreadPoolExecutor的功能与Timer类似，但ScheduledThreadPoolExecutor功能更强大、更灵活。

　　Timer对应的是单个后台线程，而ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数。

一、ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制

ScheduledThreadPoolExecutor的执行示意图（本文基于JDK 6）如下图所示：

　　

　　DelayQueue是一个无界队列，所以ThreadPoolExecutor的maximumPoolSizeScheduledThreadPoolExecutor中没有什么意义（设置maximumPoolSize的大小没有什么效果）。

　　ScheduledThreadPoolExecutor的执行主要分为两大部分：

1. 当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或scheduleWithFixedDelay()方法时，会向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue添加一个实现了RunnableScheduledFutur接口的ScheduledFutureTask。

2. 线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask，然后执行任务。　　

　　ScheduledThreadPoolExecutor为了实现周期性的执行任务，对ThreadPoolExecutor做了如下的修改：

• 使用DelayQueue作为任务队列。

• 获取任务的方式不同（后文会说明）。

• 执行周期任务后，增加了额外的处理（后文会说明）。

二、ScheduledThreadPoolExecutor的实现

　　ScheduledThreadPoolExecutor会把待调度的任务（ScheduledFutureTask）放到一个DelayQueue中。

　　ScheduledFutureTask主要包含3个成员变量，如下：

• long型成员变量time，表示这个任务将要被执行的具体时间。

• long型成员变量sequenceNumber，表示这个任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号。

• long型成员变量period，表示任务执行的间隔周期。

　　DelayQueue封装了一个PriorityQueue，这个PriorityQueue会对队列中的ScheduledFutureTask进排序。排序时，time小的排在前面（时间早的任务将被先执行）。如果两个ScheduledFutureTask的time相同，就比较sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（也就是说，如果两个任务的执行时间相同，那么先提交的任务将被先执行）。

　　ScheduledThreadPoolExecutor中的线程1执行某个周期任务的4个步骤：

　　

1. 线程1从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask（DelayQueue.take()）。到期任务是指ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间。

2. 线程1执行这个ScheduledFutureTask。

3. 线程1修改ScheduledFutureTask的time变量为下次将要被执行的时间。

4. 线程1把这个修改time之后的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中（DelayQueue.add()）

　　下面是DelayQueue.take()方法的源代码实现：

　　

　　DelayQueue.take()的执行示意图：

　　

　　如图所示，获取任务分为3大步骤：

1. 获取Lock。

2. 获取周期任务。　　

   • 如果PriorityQueue为空，当前线程到Condition中等待；否则执行下面的2.2。

   • 如果PriorityQueue的头元素的time时间比当前时间大，到Condition中等待到time时间；否则执行下面的2.3。

   • 获取PriorityQueue的头元素（2.3.1）；如果PriorityQueue不为空，则唤醒在Condition中等待的所有线程（2.3.2）。

3. 释放Lock。
   ScheduledThreadPoolExecutor在一个循环中执行步骤2，直到线程从PriorityQueue获取到一个元素之后（执行2.3.1之后），才会退出无限循环（结束步骤2）

　　ScheduledThreadPoolExecutor中的线程执行任务的步骤4，把ScheduledFutureTask放入DelayQueue中的过程。下面是DelayQueue.add()的源代码实现。

　　

　　DelayQueue.add()的执行示意图：

　　

　　

　　如图所示，添加任务分为3大步骤。

1. 获取Lock。

2. 添加任务。

   • 向PriorityQueue添加任务。

   • 如果在上面2.1中添加的任务是PriorityQueue的头元素，唤醒在Condition中等待的所有线程。

3. 释放Lock。

 

参考：

　　1、《Java并发编程的艺术》

　　2、https://blog.csdn.net/cold___play/article/details/104070800