定时且周期性的任务研究I--Timer

很多时候我们希望任务可以定时的周期性的执行，在最初的JAVA工具类库中，通过Timer可以实现定时的周期性的需求，但是有一定的缺陷，例如：Timer是基于绝对时间的而非支持相对时间，因此Timer对系统时钟比较敏感。虽然有一定的问题，但是我们还是从这个最简单的实现开始研究。

首先，我们准备一些讨论问题的类：TimerTask1和TimerLongTask，如下

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  1. public class TimerTask1 extends TimerTask {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void run() {  
  5.         String base = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";  
  6.         Random random = new Random();  
  7.         StringBuffer sb = new StringBuffer();  
  8.         for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  9.             int number = random.nextInt(base.length());  
  10.             sb.append(base.charAt(number));  
  11.         }  
  12.         System.out.println(new Date()+","+sb.toString());  
  13.     }  
  14.   
  15. }  

 这个类负责生成一个含有10个字符的字符串，这里我们将输出时间打印出来，近似认为是任务执行的时间。

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  1. public class TimerLongTask extends TimerTask {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void run() {  
  5.         System.out.println("TimerLongTask: 开始沉睡");  
  6.         try {  
  7.             TimeUnit.SECONDS.sleep(10);  
  8.         } catch (InterruptedException e) {  
  9.             e.printStackTrace();  
  10.         }  
  11.         System.out.println("TimerLongTask: 已经醒来");  
  12.     }  
  13.   
  14. }  

 这个类启动了一个长任务，即让任务沉睡10秒。

下面我们来看一个定时任务执行的例子：

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  1. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
  2.     Timer timer = new Timer();  
  3.     timer.schedule(new TimerTask1(), 1);  
  4.     timer.schedule(new TimerLongTask(), 1);  
  5.     timer.schedule(new TimerTask1(), 2);  
  6.     TimeUnit.SECONDS.sleep(20);  
  7.     timer.cancel();  
  8. }  

 在这个例子中，我们先提交了一个TimerTask1任务，且让它延迟1毫秒执行，紧接着我们又提交了一个TimerLongTask长任务，且让它也延迟1毫秒执行，最后我们在提交一个TimerTask1任务，延迟2毫秒执行。然后让主线程沉睡20秒后关闭timer。我们看一下执行结果：

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  1. Thu Apr 21 11:04:31 CST 2011,utg3hn7u4r  
  2. TimerLongTask: 开始沉睡  
  3. TimerLongTask: 已经醒来  
  4. Thu Apr 21 11:04:41 CST 2011,4aac22sud1  

 这里我们看到第一次输出10个字符的时间和第二次输出10个字符的时间上相差了10秒，这10秒恰恰是长任务沉睡的时间，通过这个输出我们可以分析出：Timer用来执行任务的线程其实只有一个，且逐一被执行。接下来我们查看一下源码验证一下，如下：

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  1. private TaskQueue queue = new TaskQueue();  
  2. private TimerThread thread = new TimerThread(queue);  

 这两行代码来自Timer源码，我们可以看到在第一次创建了Timer时就已经创建了一个thread和一个queue，因此只有一个线程来执行我们的任务。

那么Timer是如何来执行任务的？

首先我们调用timer.schedule方法，将任务提交到timer中，Timer中有很多重载的schedule方法，但它们都会调用同一个方法即sched方法。这个方法会将我们提交的任务添加到TaskQueue的队列中(即queue)，在每次添加时都会根据nextExecutionTime大小来调整队列中任务的顺序，让nextExecutionTime最小的排在队列的最前端，nextExecutionTime最大的排在队列的最后端。在创建Timer时，我们同时也创建了一个TimerThread即thread，并且启动了这个线程，

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  1. public Timer(String name) {  
  2.         thread.setName(name);  
  3.         thread.start();  
  4. }  

 TimerThread中的mainLoop方法是核心，它会完成所有的任务执行，在一开始我们的队列为空，这时mainLoop方法将会使线程进入等待状态，当我们使用schedule提交任务时会notify这个TimerThread线程，若任务的执行未到则在wait相对的时间差。

我们调整一下上面的代码，

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  1. Timer timer = new Timer();  
  2. timer.schedule(new TimerTask1(), 1);  
  3. timer.schedule(new TimerTask1(), 5000);  
  4. timer.schedule(new TimerLongTask(), 3000);  
  5. TimeUnit.SECONDS.sleep(20);  
  6. timer.cancel();  

 这样先提交两个输出字符的任务最后提交长任务，在这里，我们让第二个输出字符的任务延迟5秒执行，长任务延迟3秒执行，这样得到的结果如下：

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  1. Thu Apr 21 13:07:44 CST 2011,2sstwluvgc  
  2. TimerLongTask: 开始沉睡  
  3. TimerLongTask: 已经醒来  
  4. Thu Apr 21 13:07:57 CST 2011,sh4fnkqqc8  

 虽然我们改变了提交顺序，但是还是按照延迟时间递增排序执行的，两个输出字符串的时间之间相差13秒，这也是长任务等待执行时间+长任务睡眠时间之和。

重复执行scheduleAtFixedRate方法提交任务，主要是调用rescheduleMin方法对已经调用的任务进行重新设置调度延迟，并调用fixDown方法对队列里的任务根据延迟时间重新排序。

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  1. Timer timer = new Timer();  
  2. timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask1(), 3000, 5000);  

 3000，代表第一次执行时等待的时间，5000代表每次执行任务之间的时间间隔，运行结果：

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  1. Thu Apr 21 13:14:55 CST 2011,izf536esrg  
  2. Thu Apr 21 13:15:00 CST 2011,2khzm7e09v  
  3. Thu Apr 21 13:15:05 CST 2011,jc3dvt2m8q  

 基本是每5秒运行一次。

由于Timer只使用一个线程运行所有的任务，那么当一个任务抛出运行时异常后会有什么样的情形呢？其他的任务是否可以继续？我们已经有了前面的知识可以先猜想一个结果：因为Timer只使用一个线程运行所有的任务，所以当一个线程抛出运行时异常时，这个线程就基本挂了，不会在执行后续的任何代码，因此我们可以断言，当一个任务抛出运行时异常时，后续任务都不可以执行。为了证明这个猜想，我们需要一个可以抛出异常的任务，如下：

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  1. public class TimerExceptionTask extends TimerTask {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void run() {  
  5.         System.out.println("TimerExceptionTask: "+new Date());  
  6.         throw new RuntimeException();  
  7.     }  
  8.   
  9. }  

 这个任务抛出一个运行时异常。接着我们需要定义一下我们任务执行的顺序：先执行一个正常的任务，然后在执行一个抛出异常的任务，最后在执行一个正常的任务，如下：

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  1. Timer timer = new Timer();  
  2. timer.schedule(new TimerTask1(), 1000);  
  3. timer.schedule(new TimerExceptionTask(), 3000);  
  4. timer.schedule(new TimerTask1(), 5000);  
  5. TimeUnit.SECONDS.sleep(6);  
  6. timer.cancel();  

 延迟1秒执行正常输出字符串的任务，延迟3秒执行抛出异常的任务，延迟5秒执行正常输出字符串的任务，看一下结果：

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  1. Thu Apr 21 13:40:23 CST 2011,lk7fjneyyu  
  2. TimerExceptionTask: Thu Apr 21 13:40:25 CST 2011  
  3. Exception in thread "Timer-0" java.lang.RuntimeException  
  4.     at org.victorzhzh.concurrency.TimerExceptionTask.run(TimerExceptionTask.java:11)  
  5.     at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:512)  
  6.     at java.util.TimerThread.run(Timer.java:462)  

 并没有输出两个字符串，只执行了第一次的输出字符串任务，说明当抛出运行时异常时，其后续任务不可能被执行。

鉴于Timer的缺陷，所以对它的使用还是要谨慎的，还好并发包中为我们提供了相应的替代品：ScheduledThreadPoolExecutor。

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原文地址：https://www.cnblogs.com/senior-engineer/p/5000191.html