Java定时器之JDK自带的定时器实现方式

拼搏现实的明天。 2022-12-30 10:40 202阅读 0赞

既然要详细说说定时器，就由浅入深，先从最简单的说起。  
我首先接触到的定时器就是根据线程的Thread.sleep（）方法实现的，最开始学习java的时候，会用这个方法实现一些简单的动画效果，今天就来回顾一下当初的小动画！

## 1. 利用Thread.sleep();方法实现定时任务 ##

首先 Thread.sleep(times)方法是干嘛的呢，它是用来阻塞当前线程运行的一个方法，按字面意思就是让当前线程睡一会，把CPU资源让给其他线程……你给它传入一个long参数，就是你希望她睡多久的时间值。  
随便一提，我旁边的老变态面试新人的时候就喜欢问他们：sleep和wait的区别，请自行百度……  
示例代码：

@Test
        public void threadTimer() throws IOException { 
            // 每一秒钟执行一次
            final long timeInterval = 1000;
            Runnable runnable = new Runnable() { 
                public void run() { 
                    while (true) { 
                        // ------- code for task to run
                        // ------- 要运行的任务代码
                        System.out.println("Hello, stranger");
                        // ------- ends here
                        try { 
                            // sleep()：同步延迟数据，并且会阻塞线程
                            Thread.sleep(timeInterval);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            };
            //创建定时器
            Thread thread = new Thread(runnable);
            //开始执行
            thread.start();
            //阻止进程结束
            System.in.read();
        }

上面这个代码就是利用Thread.sleep实现一秒间隔的定时任务。之前用这种方式实现过动画效果，但是直接用它来做项目级的定时任务有点傻，这种定时器明显的缺点就是没有计算任务执行本身所花的时间。  
由于执行任务的线程只有一个，所以如果某个任务的执行时间过长，那么将破坏其他任务的定时精确性。如一个任务每1秒执行一次，而另一个任务执行一次需要5秒，那么如果是固定速率的任务，那么会在5秒这个任务执行完成后连续执行5次，而固定延迟的任务将丢失4次执行。

# 2. java.util.Timer #

相对于业余的Thread.sleep方法，JDK其实直接就给我们提供了简单好用的定时器–Timer  
Timer是用于管理在后台执行的延迟任务或周期性任务，其中的任务使用java.util.TimerTask表示。任务的执行方式有两种：

*  按固定延迟执行：即schedule的4个重载方法
 *  按固定速率执行：即scheduleAtFixedRate的两个重载方法

分别演示一下：

// 两秒后执行一次任务，且只执行一次
    	Timer timer = new Timer();
            timer.schedule(new TimerTask() { 
                @Override
                public void run() { 
                    System.out.println("Timer is running");
                }
            }, 2000);

可以看到schedule方法有两个参数，一个是实现了TimerTask的任务参数，另一个就是执行任务的倒计时，一旦倒计时结束，就执行一次任务。  
如果想间隔性的执行任务，就要用到scheduleAtFixedRate：

//表示2秒后开始执行，然后每隔5秒执行一次
    	Timer timer = new Timer();
            timer. scheduleAtFixedRate(new TimerTask() { 
                @Override
                public void run() { 
                    System.out.println("Timer is running");
                }
            }, 2000, 5000);

Timer是线程安全的，没必要担心线程问题。当然了，Timer的缺点和上面的方式一样，都是单线程执行任务，没有时间间隔的精准度。所以利用线程池来实现定时任务的ScheduledExecutorService 横空出世，因为使用了线程池，提供了良好的约定，以便精准设定执行的时间间隔。我称他为第二代定时器！！

# 3. ScheduledThreadPoolExecutor #

JDK5之后，推荐使用这个类实现定时器。  
先写个简单的实例：

//输入的参数2代表线程池中线程的数量。
            ScheduledThreadPoolExecutor scheduled = new ScheduledThreadPoolExecutor(2);
            scheduled.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    System.out.print("time:");
                }
            }, 0, 40, TimeUnit.MILLISECONDS);
            //0表示首次执行任务的延迟时间，40表示每次执行任务的间隔时间，TimeUnit.MILLISECONDS执行的时间间隔数值单位
            //意思就是：0秒后开始执行，然后每40毫秒都会执行一次任务。

其中可设置的时间单位为：  
间隔单位毫秒：TimeUnit.MILLISECONDS  
间隔单位秒：TimeUnit.SECONDS  
间隔单位分钟：TimeUnit.MINUTES  
间隔单位小时：TimeUnit.HOURS  
间隔单位天：TimeUnit.DAYS

ScheduledThreadPoolExecutor 同样也提供了如同Timer的scheduled方法，用法和timer的一样，执行一次任务，不再演示。

# 对比ScheduledThreadPoolExecutor和Timer #

下面我们做一个小实验，对比一下ScheduledThreadPoolExecutor和timer在执行任务的时候定时误差。  
我们分别同timer和ScheduledThreadPoolExecutor写一个定时任务，都设置为2秒后执行，每秒执行一次。  
如下：

static int index;
        @Test
        public void timer() throws IOException
        { 
            final Timer timer = new Timer();
            timer. scheduleAtFixedRate(new TimerTask() { 
                @Override
                public void run() { 
                    index++;
                    System.out.println("Timer= " + getTimes()+" "  +index);
                    try { 
                        //模拟任务执行需要2秒的时间
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if(index >=10){ 
                        timer.cancel();
                        System.out.println("停止了？？？？");
                    }
                }
                //2秒后执行，每秒执行一次
            }, 2000, 1000);
            System.in.read();
        }
    
    	static ScheduledThreadPoolExecutor stpe = null;
      @Test
        public void executorTimer() throws IOException
        { 
            // TODO code application logic here
            //构造一个ScheduledThreadPoolExecutor对象，并且设置它的容量为5个
            stpe = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
            //隔2秒后开始执行任务，并且在上一次任务开始后隔1秒再执行一次；
            stpe.scheduleWithFixedDelay(new Runnable()
            { 
                @Override
                public void run()
                { 
                    index++;
                    System.out.println("executor= " + getTimes()+" "  +index);
                    try { 
                        //模拟任务执行需要2秒的时间
                        Thread.currentThread().sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if(index >=10){ 
                        stpe.shutdown();
                        if(stpe.isShutdown()){ 
                            System.out.println("停止了？？？？");
                        }
                    }
                }
            }, 2, 1, TimeUnit.SECONDS);
            //隔6秒后执行一次，但只会执行一次。
    // stpe.schedule(task, 6, TimeUnit.SECONDS);
            System.in.read();
        }
    
        private static String getTimes() { 
            SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss E");
            Date date = new Date();
            date.setTime(System.currentTimeMillis());
            return format.format(date);
        }

稍微解释一下，上面有两个Test方法，和一个getTimes（返回当前时间，精确到秒）方法，其中timer是用timer实现定时器，executorTimer是用ScheduledThreadPoolExecutor实现定时器。  
两个定时器都是两秒后执行，每秒执行一次，共执行十次，任务都是调用getTimers方法获取并打印当前时间，且会有一秒的线程暂停来模拟执行任务需要一秒钟。  
那么我们分别运行一下看一下执行结果：  
Timer：

> Timer= 2020-12-25 00:09:32 Fri 1  
> Timer= 2020-12-25 00:09:34 Fri 2  
> Timer= 2020-12-25 00:09:36 Fri 3  
> Timer= 2020-12-25 00:09:38 Fri 4  
> Timer= 2020-12-25 00:09:40 Fri 5  
> Timer= 2020-12-25 00:09:42 Fri 6  
> Timer= 2020-12-25 00:09:44 Fri 7  
> Timer= 2020-12-25 00:09:46 Fri 8  
> Timer= 2020-12-25 00:09:48 Fri 9  
> Timer= 2020-12-25 00:09:50 Fri 10  
> 停止了？？？？

ScheduledThreadPoolExecutor：

> executor= 2020-12-25 00:16:38 Fri 1  
> executor= 2020-12-25 00:16:41 Fri 2  
> executor= 2020-12-25 00:16:44 Fri 3  
> executor= 2020-12-25 00:16:47 Fri 4  
> executor= 2020-12-25 00:16:50 Fri 5  
> executor= 2020-12-25 00:16:53 Fri 6  
> executor= 2020-12-25 00:16:56 Fri 7  
> executor= 2020-12-25 00:16:59 Fri 8  
> executor= 2020-12-25 00:17:02 Fri 9  
> executor= 2020-12-25 00:17:05 Fri 10  
> 停止了？？？？

可以看出来Timer是用了两秒执行一次，而使用了传说中更稳定的ScheduledThreadPoolExecutor却是3秒执行一次，而两者都是设定的每秒执行一次，所以我的测试结果是ScheduledThreadPoolExecutor误差更大……

我会继续查找资料，找一下这个问题出现的原因，然后更新在此。

\-----------------------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------------------------  
根据进一步的查阅和调试，发现之前做的实验本身有问题：  
ScheduledThreadPoolExecutor执行定时任务有三种方法：

*  schedule 创建并执行在给定延迟后启用的单次操作。
 *  scheduleAtFixedRate 创建并执行在给定的初始延迟之后，随后以给定的时间段首先启用的周期性动作
 *  scheduleWithFixedDelay 创建并执行在给定的初始延迟之后首先启用的定期动作，随后在一个执行的终止和下一个执行的开始之间给定的延迟

我上面实验用的是scheduleWithFixedDelay 方法，该方法是任务执行完之后，再计时间隔时间，然后执行下一个任务。上面设置的任务间隔为1秒，每个任务大约花费2秒，所以两次打印间隔三秒。这就能说的通了，所以使用了线程池，提供了良好的约定，以便精准设定执行的时间间隔的那个定时人无方法，其实应该是ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate 吗？

其实并不是我们想的那样scheduleAtFixedRate能够多线程执行任务，ScheduledThreadPoolExecutor比我想的更有趣，下一篇继续为大家揭秘：[详解：被人误解的ScheduledThreadPoolExecutor定时器][ScheduledThreadPoolExecutor]

[ScheduledThreadPoolExecutor]: https://editor.csdn.net/md?articleId=111937964