[JavaEE]定时器

快来打我* 2024-03-30 15:25 21阅读 0赞

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## 目录: ##

1.定时器的概念

2.标准库中的定时器

3.实现定时器

3.1定时期的构成:

3.2 实现步骤:

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## 1.定时器的概念 ##

定时器类似于一个"闹钟" , 是软件开发中的一个重要组件 , 达到一个设定时间后就会执行某段代码.

> 例如网络通信中 , 如果对方500ms都没有返回数据 , 那么就执行定时器中的任务:断开重连.
> 
> 例如实现一个Map , 希望 Map 中的 key 在3s后过期(自动删除).
> 
> ...............................
> 
> 类似于以上的场景就需要用到定时器.

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## 2.标准库中的定时器 ##

*  标准库中提供了一个 Timer 类 , Timer 类的核心方法是 schedule().
 *  schedule()方法包含两个参数 , 第一个参数指定即将要执行的任务代码 , 第二个参数指定多长时间后执行(单位ms)

![ceafc62ec7654292b17d1413f4c43674.png][]

public static void main(String[] args) {
            Timer timer = new Timer();
            timer.schedule(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello");
                }
            },500);
        }

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## 3.实现定时器 ##

### **3.1定时期的构成:** ###

*  一个带优先级的阻塞队列 , 用来存放待执行的任务.

> 为什么要带优先级? 如果优先级队列按待执行时间(delay)来排序的话 , 每次只需取出队首的元素就可高效的把delay最小的任务给找出来.

*  队列中每一个元素是 Task对象.
 *  Task 中带有一个时间属性 , 队首元素就是即将要执行的元素.
 *  同时有一个扫描线程一直扫描队首元素 , 查看队首元素是否到达执行时间.

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### 3.2 实现步骤: ###

*  1.Timer 类提供的核心方法是 schedule() , 用于注册一个任务并指定这个任务何时执行.

class MyTimer{
        public void schedule(Runnable runnable, long after){
            //具体执行的任务
        }
    }

*  2.Task 类用于描述一个任务 , 里面包含一个 Runnable 对象和一个 time毫秒时间戳. 该类的对象需要放入优先级队列中 , 因此需要实现 Comparable 接口.

class MyTask implements Comparable<MyTask>{
        private Runnable runnable;
        private long time;
    
        public MyTask(Runnable runnable, long time) {
            this.runnable = runnable;
            this.time = time;
        }
        //获取当前任务的时间
        public long getTime(){
            return time;
        }
        //执行任务
        public void run(){
            runnable.run();
        }
    
        @Override
        public int compareTo(MyTask1 o) {
            return (int) (this.time-o.time);
        }
    }

*  3.Timer 实例中 , 通过PriorityQueue来组织若干个 Task 对象 , 通过 schedule 往队列中插入一个个 Task 对象.

class MyTimer{
        PriorityBlockingQueue<MyTask1> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
        public void schedule(Runnable runnable , long after){
            MyTask1 myTask = new MyTask(runnable , System.currentTimeMillis()+after);
            queue.put(myTask);
        }
    }

*  4.Timer 类中存在一个扫描线程 , 不断的查看队首元素是否到达执行时间.

class MyTimer1 {
        Thread scan = null;
        PriorityBlockingQueue<MyTask1> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    
        public void schedule(Runnable runnable, long after) {
            MyTask1 myTask1 = new MyTask1(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
            queue.put(myTask1);
        }
    
        public MyTimer1() {
            scan = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    try {
                        MyTask1 myTask1 = queue.take();
                        if (System.currentTimeMillis() < myTask1.getTime()) {
                            //时间还没到把任务塞回去
                            queue.put(myTask1);
                        } else {
                            //时间到了执行任务
                            myTask1.run();
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });
            scan.start();
        }
    }

但当前代码存在一个很严重的问题 , 就是while(true)循环速度太快 , 造成了无意义的 CPU 浪费.

*  5. 借助 wait/notify 来解决 while(true) 问题 , 并且修改 MyTimer的 schedule方法 , 一但有新的任务加入就通知 wait 再次判断.

public void schedule(Runnable runnable, long after) {
            MyTask1 myTask1 = new MyTask1(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
            queue.put(myTask1);
            //一但加入新的元素就唤醒 wait ,重新判断
            synchronized (this) {
                this.notify();
            }
        }
    public MyTimer1() {
            scan = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    try {
                        MyTask1 myTask1 = queue.take();
                        if (System.currentTimeMillis() < myTask1.getTime()) {
                            //时间还没到把任务塞回去
                            queue.put(myTask1);
                            synchronized (this) {
                                this.wait(myTask1.getTime()-System.currentTimeMillis());
                            }
                        } else {
                            //时间到了执行任务
                            myTask1.run();
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });
            scan.start();
        }

此时代码还存在一点瑕疵 , 假设当前时间是 13:00 如果队首的任务执行时间是 14:00 , 这时当代码执行到 queue.put(myTask1);时该线程被 CPU 调度走 , 与此同时另一个线程调用 schedule 方法 , 注册一个 13:30 执行的任务 , 将其放入队首并通知 wait.但此时 notify 方法空打一炮 , 等到扫描线程被调度回来时 , wait 还是要等待1h , 这样机会导致 13:30 的任务错过其执行时间.

![c104ae454f7e43f2866ee7e4e337e4f8.png][]

产生上述问题的根本原因是 , take() 和 wait 操作不是原子的 , 如果在 take() 和 wait 之间加上锁 , 保证这个执行过程中不会有新的任务进来 , 问题自然解决.

public MyTimer1() {
            scan = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    synchronized (this) {
                        try {
                            MyTask1 myTask1 = queue.take();
                            if (System.currentTimeMillis() < myTask1.getTime()) {
                                //时间还没到把任务塞回去
                                queue.put(myTask1);
                                this.wait(myTask1.getTime()-System.currentTimeMillis());
                            } else {
                                //时间到了执行任务
                                myTask1.run();
                            }
                        } catch (InterruptedException e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                    }
                }
            });
            scan.start();
        }

**完整代码如下:**

class MyTask1 implements Comparable<MyTask1>{
        private Runnable runnable;
        private long time;
    
        public MyTask1(Runnable runnable, long time) {
            this.runnable = runnable;
            this.time = time;
        }
        //获取当前任务的时间
        public long getTime(){
            return time;
        }
        //执行任务
        public void run(){
            runnable.run();
        }
    
        @Override
        public int compareTo(MyTask1 o) {
            return (int) (this.time-o.time);
        }
    }
    /**
     * 定时器类
     */
    class MyTimer1 {
        Thread scan = null;
        PriorityBlockingQueue<MyTask1> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    
        public void schedule(Runnable runnable, long after) {
            MyTask1 myTask1 = new MyTask1(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
            queue.put(myTask1);
            //一但加入新的元素就唤醒 wait ,重新判断
            synchronized (this) {
                this.notify();
            }
        }
    
        public MyTimer1() {
            scan = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    synchronized (this) {
                        try {
                            MyTask1 myTask1 = queue.take();
                            if (System.currentTimeMillis() < myTask1.getTime()) {
                                //时间还没到把任务塞回去
                                queue.put(myTask1);
                                    this.wait(myTask1.getTime()-System.currentTimeMillis());
                            } else {
                                //时间到了执行任务
                                myTask1.run();
                            }
                        } catch (InterruptedException e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                    }
                }
            });
            scan.start();
        }
    }
    public class ThreadDemo8 {
        public static void main(String[] args) {
            MyTimer1 myTimer1 = new MyTimer1();
            myTimer1.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello,1");
                }
            },300);
            myTimer1.schedule(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("hello,2");
                }
            },600);
        }
    }

![3e689866c9b9496196484c48de5f750e.png][]

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[4366a93aaa3142b5a0f16c7a2200339b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/023bae1882944b59a09f856b72b22ba0.png
[52a3437a932f4621b25533c330f7c6cb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/a7c8d3f3d6b24fcc9384b41bc0b2f52a.png
[14aa2f0648ae44a299b8f9832af57d2c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/20be3ddd8d7b423a98425296e083c496.png
[ceafc62ec7654292b17d1413f4c43674.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/16c2adde1bd6443d90f000288e230f46.png
[c104ae454f7e43f2866ee7e4e337e4f8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/7ed1fc1c3b314e0f98f05a1eefb08ba1.png
[3e689866c9b9496196484c48de5f750e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/96965303de5747d0816febf58537aa14.png