java Timer（定时调用、实现固定时间执行）

你的名字 2022-09-05 00:10 105阅读 0赞

最近需要用到定时调用的功能。可以通过java的Timer类来进行定时调用，下面是有关Timer的一些相关知识。

其实就Timer来讲就是一个调度器,而TimerTask呢只是一个实现了run方法的一个类,而具体的TimerTask需要由你自己来实现,例如这样:

Timer timer = new Timer();
    timer.schedule(new TimerTask() { 
            public void run() { 
                System.out.println("11232");
            }
    }, 200000 , 1000);

这里直接实现一个TimerTask(当然，你可以实现多个TimerTask，多个TimerTask可以被一个Timer会被分配到多个 Timer中被调度，后面会说到Timer的实现机制就是说内部的调度机制)，然后编写run方法，20s后开始执行，每秒执行一次，当然你通过一个 timer对象来操作多个timerTask，其实timerTask本身没什么意义，只是和timer集合操作的一个对象，实现它就必然有对应的run 方法，以被调用，他甚至于根本不需要实现Runnable，因为这样往往混淆视听了，为什么呢？也是本文要说的重点。  
　　在说到timer的原理时，我们先看看Timer里面的一些常见方法：

1、这个方法是调度一个task，经过delay(ms)后开始进行调度，仅仅调度一次。

public void schedule(TimerTask task, long delay)

2、在指定的时间点time上调度一次。

public void schedule(TimerTask task, long delay)

3、这个方法是调度一个task，在delay（ms）后开始调度，每次调度完后，最少等待period（ms）后才开始调度。

public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)

4、和上一个方法类似，唯一的区别就是传入的第二个参数为第一次调度的时间。

public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)

**5、调度一个task，在delay(ms)后开始调度，然后每经过period(ms)再次调度，貌似和方法：schedule是一样的，其实不然，后面你会根据源码看到，schedule在计算下一次执行的时间的时候，是通过当前时间（在任务执行前得到） + 时间片，而scheduleAtFixedRate方法是通过当前需要执行的时间（也就是计算出现在应该执行的时间）+ 时间片，前者是运行的实际时间，而后者是理论时间点，例如：schedule时间片是5s，那么理论上会在5、10、15、20这些时间片被调度，但是如果由于某些CPU征用导致未被调度，假如等到第8s才被第一次调度，那么schedule方法计算出来的下一次时间应该是第13s而不是第10s，这样有可能下次就越到20s后而被少调度一次或多次，而scheduleAtFixedRate方法就是每次理论计算出下一次需要调度的时间用以排序，若第8s被调度，那么计算出应该是第10s，所以它距离当前时间是2s，那么再调度队列排序中，会被优先调度，那么就尽量减少漏掉调度的情况。**

public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)

6、方法同上，唯一的区别就是第一次调度时间设置为一个Date时间，而不是当前时间的一个时间片，我们在源码中会详细说明这些内容。

public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime,long period)

## 源码部分 ##

首先看Timer的构造方法有几种：  
构造方法1：无参构造方法，简单通过Tiemer为前缀构造一个线程名称：

public Timer() { 
        this("Timer-" + serialNumber());
    }

创建的线程不为主线程，则主线程结束后，timer自动结束，而无需使用cancel来完成对timer的结束。

构造方法2：传入了是否为后台线程，后台线程当且仅当进程结束时，自动注销掉。

public Timer(boolean isDaemon) { 
        this("Timer-" + serialNumber(), isDaemon);
    }

另外两个构造方法负责传入名称和将timer启动：

public Timer(String name, boolean isDaemon) { 
          thread.setName(name);
          thread.setDaemon(isDaemon);
          thread.start();
      }

这里有一个thread，这个thread很明显是一个线程，被包装在了Timer类中，我们看下这个thread的定义是：

private TimerThread thread = new TimerThread(queue);

看到这里知道了，Timer内部包装了一个线程，用来做独立于外部线程的调度，而TimerThread是一个default类型的，默认情况下是引用不到的，是被Timer自己所使用的。

接下来看下有那些属性  
　　除了上面提到的thread，还有一个很重要的属性是：

private TaskQueue queue = new TaskQueue();

看名字就知道是一个队列，队列里面可以先猜猜看是什么，那么大概应该是我要调度的任务吧，先记录下了，接下来继续向下看：

里面还有一个属性是：threadReaper， 它是Object类型，只是重写了finalize方法而已，是为了垃圾回收的时候，将相应的信息回收掉，做GC的回补，也就是当timer线程由于某种 原因死掉了，而未被cancel，里面的队列中的信息需要清空掉，不过我们通常是不会考虑这个方法的，所以知道java写这个方法是干什么的就行了。

接下来看调度方法的实现：  
　　对于上面6个调度方法，我们不做一一列举，为什么等下你就知道了：  
　　来看下方法：

public void schedule(TimerTask task, long delay)

源码如下：

public void schedule(TimerTask task, long delay) { 
            if (delay < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
            sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
        }

这里调用了另一个方法，将task传入，第一个参数传入System.currentTimeMillis()+delay可见为第一次需要执行的时间的 时间点了（如果传入Date，就是对象.getTime()即可，所以传入Date的几个方法就不用多说了），而第三个参数传入了0，这里可以猜下要么是 时间片，要么是次数啥的，不过等会就知道是什么了；另外关于方法：sched的内容我们不着急去看他，先看下重载的方法中是如何做的  
　　再看看方法：

public void schedule(TimerTask task, long delay,long period)

源码为：

public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) { 
            if (delay < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
            if (period <= 0)
                throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
            sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, -period);
        }

看来也调用了方法sched来完成调度，和上面的方法唯一的调度时候的区别是增加了传入的period，而第一个传入的是0，所以确定这个参数为时间片， 而不是次数，注意这个里的period加了一个负数，也就是取反，也就是我们开始传入1000，在调用sched的时候会变成-1000，其实最终阅读完 源码后你会发现这个算是老外对于一种数字的理解，而并非有什么特殊的意义，所以阅读源码的时候也有这些困难所在。

最后再看个方法是：

public void scheduleAtFixedRate(TimerTasktask,long delay,long period)

源码为：

public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period) { 
           if (delay < 0)
               throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
           if (period <= 0)
               throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
           sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, period);
       }

唯一的区别就是在period没有取反，其实你最终阅读完源码，上面的取反没有什么特殊的意义，老外不想增加一个参数来表示 scheduleAtFixedRate，而scheduleAtFixedRate和schedule的大部分逻辑代码一致，因此用了参数的范围来作为 区分方法，也就是当你传入的参数不是正数的时候，你调用schedule方法正好是得到scheduleAtFixedRate的功能，而调用 scheduleAtFixedRate方法的时候得到的正好是schedule方法的功能，呵呵，这些讨论没什么意义，讨论实质和重点：

来看sched方法的实现体：

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();
            }
        }

queue为一个队列，我们先不看他数据结构，看到他在做这个操作的时候，发生了同步，所以在timer级别，这个是线程安全的，最后将task相关的参数赋值，主要包含nextExecutionTime（下一次执行时间），period（时间片），state（状态），然后将它放入queue队列中，做一次notify操作，为什么要做notify操作呢？看了后面的代码你就知道了。

简言之，这里就是讲task放入队列queue的过程，此时，你可能对queue的结构有些兴趣，那么我们先来看看queue属性的结构TaskQueue：

class TaskQueue { 
     
        private TimerTask[] queue = new TimerTask[128];
     
        private int size = 0;
    }

可见，TaskQueue的结构很简单，为一个数组，加一个size，有点像ArrayList，是不是长度就128呢，当然不 是，ArrayList可以扩容，它可以，只是会造成内存拷贝而已，所以一个Timer来讲，只要内部的task个数不超过128是不会造成扩容的；内部 提供了add(TimerTask)、size()、getMin()、get(int)、removeMin()、quickRemove(int)、 rescheduleMin(long newTime)、isEmpty()、clear()、fixUp()、fixDown()、heapify()；

## 实践部分 ##

1、通过继承TimerTask的方式实现  
　　必须重写run方法.

public class MyTask extends TimerTask
    { 
    
        @Override
        public void run()
        { 
            SimpleDateFormat sdf = null;
            sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
            System.out.println("当前时间：" + sdf.format(new Date()));
            
        }
        
    }

public class TestTask
    { 
        public static void main(String[] args)
        { 
            Timer t = new Timer(); // 建立Timer对象
            MyTask task = new MyTask(); //定义任务
            t.schedule(task, 1000,2000);//设置任务的执行，1秒后开始，每2秒执行一次
            
            Calendar cal = Calendar.getInstance();
            cal.set(Calendar.MINUTE, 30);
            
            t.schedule(task, cal.getTime() , 2000);
    
            
        }
    }

2、通过匿名内部类实现

Timer timer = new Timer();  
            timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {   
                    public void run() {   
                        
                        System.out.println("abc");  
                    }  
            }, 1000 , 1000);