《javaEE篇》--定时器

定时器概念

当我们不需要某个线程立刻执行，而是在指定时间点或指定时间段之后执行，假如我们要定期清理数据库里的一些信息时，如果每次都手动清理的话就太麻烦，所以就可以使用定时器。定时器就可以比作一个闹钟，可以让我们的线程在指定的时间执行，还可以指定时间循环执行。

标准库中的定时器

在标准库中提供了一个Timer类，Timer是一种定时器工具，可以让一个线程在指定时间一次或反复执行。

Timer的构造方法

Timer()
Timer(String name)	设定定时器的名字
Timer(boolean isDeamon)	是否将定时器作为守护线程
Timer(String name,boolean isDeamon)	设定定时器名字，并设定是否为守护线程执行

非守护线程：JVM会等待所有非守护线程执行完毕之后才会退出

守护线程：JVM不会等待守护线程执行完毕，当没有非守护线程在执行JVM就会关闭，即使有守护线程在执行

TimerTask是一个抽象类，表示的是一个可以被timer执行的任务，任务的具体实现在TimerTask的run方法里。

schedule方法是Timer中的核心方法用来执行TimerTask的任务并设定时间，具体的参数有以下几种

schedule(TimerTask task，Date time);

在time时间(时间点)执行任务一次

schedule(TimerTask task，long delay);

在delay时间后执行任务一次(单位毫秒)

schedule(TimerTask task，Date firstTime，long period);

在firstTime时间点执行一次任务，在定期的period时间段后反复执行(如果时间点是已经过去的时间就会立刻执行)

schedule(TimerTask task，long delay，long period);

在延迟delay毫秒后执行任务一次，在定期的period时间段后反复执行(如果时间点是已经过去的时间就会立刻执行)

定时器的使用

在指定时间段后执行

java">public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//对象被创建时，线程也跟着被创建，后续timer执行任务都是由这个线程执行//给定时器安排一个任务，xxxms后执行timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开始执行定时器任务");}},1000);System.out.println("执行任务");}

主线程执行schedule方法的时候，就是把这个任务放到timer对象中了，与此同时timer里头也有一个线程叫做“扫描线程”，一旦时间到扫描线程就会执行刚才安排的任务了，仔细观察可以发现，整个线程，其实没有结束，就是因为Timer内部的线程阻止了进程的结束，而且在timer里是可以安排多个任务的，这些任务会按照时间顺序执行。(也就是我们刚刚说过的非守护线程，给timer设置成守护线程，此时整个线程就会结束了)

在指定时间点执行

java"> public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//对象被创建时，线程也跟着被创建，后续timer执行任务都是由这个线程执行//给定时器安排一个任务，xxxms后执行//获取5秒后的一个时间点：doTimeCalendar cal=Calendar.getInstance();cal.add(Calendar.SECOND,5);Date doTime=cal.getTime();timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开始执行定时器任务" + new Date());}},doTime);System.out.println(new Date());}

在指定时间段后定期循环执行

java">public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//对象被创建时，线程也跟着被创建，后续timer执行任务都是由这个线程执行//给定时器安排一个任务，xxxms后执行timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开始执行定时器任务" + new Date());}},2000,1000);System.out.println(new Date());}

在指定时间点后定期循环执行

java">public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//对象被创建时，线程也跟着被创建，后续timer执行任务都是由这个线程执行//给定时器安排一个任务，xxxms后执行//获取5秒后的一个时间点：doTimeCalendar cal=Calendar.getInstance();cal.add(Calendar.SECOND,5);Date doTime=cal.getTime();timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开始执行定时器任务" + new Date());}},doTime,1000);System.out.println(new Date());}

定时器的实现

这里我们来简单实现一个定时器

初步分析

Timer中要有一个扫描线程线程，扫描任务是否到时间可以执行了
需要一种数据结构来储存这些任务
还需要创建一个类来描述一个任务，要包含内容和时间

先来考虑使用什么数据结构来储存任务，既然Timer中的任务是从时间最小的开始执行，那么我们就可以使用优先级队列！！

实现

MyTimerTask

一个执行的任务至少要包含任务内容和执行的时间，这里我用的是绝对时间当要判断一个线程是否需要执行时，先获取一个当前的时间戳(2:30)，在获取任务要执行的时间戳(2:35)，最后对比两个时间戳就知道现在是否要执行任务。

但是我们刚刚有提到，要使用优先级队列来存储任务，所以我们还要有一个任务的比较规则（我们要让队列知道该怎么比）

所以完整的代码如下：

java">class MytimerTask implements Comparable<MytimerTask>{//要执行的任务private Runnable runnable;//要执行任务的绝对时间private long time;public MytimerTask(Runnable runnable,long time){this.runnable = runnable;//此处this.time是应该开始执行任务的时间，time是多久后执行this.time = System.currentTimeMillis() + time;}//任务的比较规则@Overridepublic int compareTo(MytimerTask o) {return (int)(this.time - o.time);}public Runnable getRunnable() {return runnable;}public long getTime() {return this.time;}
}

MyTimer

定义一个优先级队列，实现schedule方法

java"> private PriorityQueue<MytimerTask> queue = new PriorityQueue<>();public void schedule(Runnable runnable,long time){  //向队列里插入一个任务，以及过多久后执行该任务queue.offer(new MytimerTask(runnable,time));}

实现扫描线程

java">private Object locker = new Object();public MyTimer(){//创建一个扫描线程Thread t = new Thread(() -> {//扫描线程，需要不停扫描队首元素，看是否到达时间while (true){try {synchronized (locker){//使用while是为了在wait被唤醒的时候，再次确认一下条件while (queue.isEmpty()){//这里的wait，需要有另外线程唤醒//添加新的任务就应该唤醒locker.wait();}MytimerTask task = queue.peek();//比较一下当前的队首元素（就是最近一个要执行的任务）是否可以执行了long curtime = System.currentTimeMillis();if(curtime >= task.getTime()){//当时间到达任务时间，就可以执行任务了task.getRunnable().run();//任务执行完之后在队列中删除queue.poll();}else {//还没到任务时间，暂时不执行任务locker.wait(task.getTime() - curtime);}}}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();break;}}});t.start();}

因为我们需要不断的判断队列里的线程是否到达时间，所以使用while循环

因为当前可能会是在多线程下使用，所以我们要保证线程安全问题，使用synchronization来进行加锁

如果队列为空的话，就需要阻塞等待直到有新的任务加入，所以schedule方法应该这样实现

java">public void schedule(Runnable runnable,long time){synchronized (locker){//向队列里插入一个任务，以及过多久后执行该任务queue.offer(new MytimerTask(runnable,time));//当队列为空时，此时插入一个任务之后唤醒waitlocker.notify();}}

这里还有一个问题，因为while的执行速度很快，如果让他一直不断的循环，就会造成忙等问题(在消耗cpu资源但是并没有实质性的用处)，假如最近一个要执行的任务是十分钟之后，那么从现在开始的十分钟之内，while是没有执行的必要的，不停的循环只会浪费资源。

所以我们可以进行判断，当还没有到最近一个任务执行时间时，我们就让线程阻塞，阻塞的时间就是现在到最近一个要执行的任务的时间，这样就可以解决忙等问题。

那么可不可以使用sleep呢？当然是不行的。

可能在等待过程中主线程调用schedule又添加一个新任务，这个任务比其他任务执行的时间更早，使用wait就恰好可以利用刚才schedule中的notify来唤醒这里的wait，让循环再执行一遍，重新拿到队首执行时间最少的任务

之所以刚刚的代码使用的是PriorityQueue而不是PriorityBlockingQueue，其实就是因为要处理两个wait的地方，使用阻塞版本的优先级队列，不方便实现。

完整代码如下

java">class MytimerTask implements Comparable<MytimerTask>{//要执行的任务private Runnable runnable;//要执行任务的绝对时间private long time;public MytimerTask(Runnable runnable,long time){this.runnable = runnable;//此处this.time是应该开始执行任务的时间，time是多久后执行this.time = System.currentTimeMillis() + time;}//任务的比较规则@Overridepublic int compareTo(MytimerTask o) {return (int)(this.time - o.time);}public Runnable getRunnable() {return runnable;}public long getTime() {return this.time;}
}
//自己的定时器
class MyTimer{private PriorityQueue<MytimerTask> queue = new PriorityQueue<>();public void schedule(Runnable runnable,long time){synchronized (locker){//向队列里插入一个任务，以及过多久后执行该任务queue.offer(new MytimerTask(runnable,time));//当队列为空时，此时插入一个任务之后唤醒waitlocker.notify();}}private Object locker = new Object();public MyTimer(){//创建一个扫描线程Thread t = new Thread(() -> {//扫描线程，需要不停扫描队首元素，看是否到达时间while (true){//开始进行一次扫描try {synchronized (locker){//使用while是为了在wait被唤醒的时候，再次确认一下条件while (queue.isEmpty()){//这里的wait，需要有另外线程唤醒//添加新的任务就应该唤醒locker.wait();}MytimerTask task = queue.peek();//比较一下当前的队首元素（就是最近一个要执行的任务）是否可以执行了long curtime = System.currentTimeMillis();if(curtime >= task.getTime()){//当时间到达任务时间，就可以执行任务了task.getRunnable().run();//任务执行完之后在队列中删除queue.poll();}else {//还没到任务时间，暂时不执行任务locker.wait(task.getTime() - curtime);}}}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();break;}}});t.start();}
}

到这里一个简单的定时器就完成了

测试

java">  public static void main(String[] args) {MyTimer timer = new MyTimer();timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("3000" + new Date());}},3000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("2000"+ new Date());}},2000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("1000"+ new Date());}},1000);System.out.println("启动程序");}