Java多线程-----定时器（Timer）及其实现

news2024/11/16 20:22:03

一.定时器简介：

二.定时器的构造方法与常见方法：

三.定时器的模拟实现：

思路分析：

代码实现：

在开发中，我们经常需要一些周期性的操作，例如每隔几分钟就进行某一项操作，这时候我们就需要去设置个定时器，Java中最方便，最高效的实现方式是用java.util.Timer工具类，在通过调度java.util.TimerTask任务来完成

一.定时器简介：

①.Timer是一种工具，线程用其安排以后在后台线程中执行的任务。可安排任务执行一次，或者是定期的重复执行，实际上是个线程，定时调度所拥有的TimerTask任务

②.TimerTask是一个抽象类，它的子类由Timer安排为一次执行或者重复执行的任务，实际上就是一个拥有run方法的类，需要定时执行的代码放到run方法体内.

二.定时器的构造方法与常见方法：

①.构造方法：

②.常用方法：

注意事项：

①.上述方法中TimerTask是一个抽象方法，其子类是一个可以被Timer执行的任务，要执行的代码放在run()方法体内实现

②.schedule()与scheduleAtFixedRate()的区别？首先schedule(TimerTask task,Date time)与schedule(TimerTask task,long delay)都只是单次执行操作，并不存在多次调用任务的情况，所以没有提供scheduleAtFixedRate方法的调用方式。它们实现的功能都一样，那区别在哪里呢？（1）schedule()方法更注重保持间隔时间的稳定：保障每隔period时间可调用一次。

（2）scheduleAtFixedRate()方法更注重保持执行频率的稳定：保障多次调用的频率趋近于period 时间，如果某一次调用时间大于period，下一次就会尽量小于period，以保障频率接近于period。

③.每一个Timer仅对应一个线程，而不是每调用一次schedule就创建一个线程

④.Timer是线程安全的

代码实例1：

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class Mian {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建定时器线程对象同时设置名字
        Timer timer = new Timer("定时器线程");
        //传入要执行的任务，同时设置等待的时间
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                String current = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(current + " : 任务代码的执行区域~~~");
            }
        },2000);

       Thread.sleep(3000);
        System.out.println("执行结束");
        //结束定时器线程
        timer.cancel();
    }
}

运行结果：

代码实例2：

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class Mian2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建定时器线程对象同时设置名字
        Timer timer = new Timer("定时器线程");
        //传入要执行的任务，同时设置等待的时间
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                String current = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(current + " : 任务代码的执行区域~~~");
            }
        },1000,2000);

        Thread.sleep(6000);
        //结束定时器线程
        timer.cancel();
    }
}

运行结果：

三.定时器的模拟实现：

在了解了什么是定时器和定时器的使用之后，那么定时器是如何实现的呢？这里我们通过模拟实现定时器，来进一步加深对定时器的理解。注：这里我们仅仅模拟实现Timer类不带参数的构造方法和等待delay时间后要执行的任务类，以及核心方法schedule。

思路分析：

Timer类通过schedule添加等待delay时间后执行的代码，此时的任务可能不止一个，我们需要一个容器来存放这些任务，同时，为了公平起见，我们让先到达指定时间的任务优先执行，很自然的我们可以想到用优先级队列来存储这些任务，队首元素就是最先执行的任务.

同时，我们也需要一个线程来扫描队首元素，判断队首元素是否是需要执行的任务

综上，我们自己模拟实现的定时器需要完成以下任务：

①.用一个优先级队列存放要执行的任务，队首元素是最先执行的任务

②.任务中带有时间属性，记录任务所要执行的时间

③.用一个线程来扫描队首元素，判断队首元素是否需要执行

④.这里出现多个线程同时操作共享数据的代码，我们要解决线程安全问题

代码实现：

import java.util.*;
class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{
    //要执行的任务代码
    private Runnable runnable;
    //ms级别的时间戳
    private long time;

    public MyTimerTask(Runnable runnable,long delay){
        this.runnable = runnable;
        //计算要执行的相对时间：当前时间+等待时间
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;
    }

    public void run(){
        runnable.run();
    }

    public long getTime(){
        return time;
    }
    //重写compareTo比较方法，按照时间的从小到大排序
    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        return (int)(this.time - o.time);
    }

}
//模拟实现定时器
class MyTimer{
    private PriorityQueue<MyTimerTask> q = new PriorityQueue<>();
    //锁对象
    private static Object loker = new Object();
    //构造方法中启动线程，让线程进行判定与执行
    public MyTimer(){
        Thread t = new Thread(()->{
           try{
               while(true){
                   //将操作共享数据的队列锁起来，一次只允许一个线程进行操作，避免线程安全问题
                   synchronized (loker){
                       if(q.isEmpty()){
                               loker.wait();
                       }
                       MyTimerTask current = q.peek();
                       //如果当前时间超过(>=) 设定的时间，此时需要执行任务
                       if(System.currentTimeMillis() >= current.getTime()){
                           current.run();
                           //执行完成后，将任务从队列中删除
                           q.poll();
                       }else{
                           //否则不执行任务
                           loker.wait(current.getTime() - System.currentTimeMillis());
                       }
                   }
               }
           }catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
        });
        //开启线程
        t.start();
    }

    public void schedule(Runnable runnable,long delay){
        //将操作共享数据的队列锁起来，一次只允许一个线程进行操作，避免线程安全问题
       synchronized (loker){
           MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable,delay);
           q.offer(myTimerTask);
           loker.notify();
       }
    }
}
//测试
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyTimer myTimer = new MyTimer();
        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello Thread" + ",3000  " + Thread.currentThread().getName());
        },3000);

        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello Thread" + ",2000  " + Thread.currentThread().getName());
        },2000);

        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello Thread" + ",1000  " + Thread.currentThread().getName());
        },1000);
    }
}

运行结果：