多线程编程-定时器

news2024/10/7 4:45:51

定时器相当于一个“闹钟”，在日常生活中，我们需要闹钟的辅佐，在代码中，也经常需要“闹钟”机制（网络通信中经常需设定一个超时时间）。

一.定时器的使用

在Java标准库中，也停供了定时器的实现。

Timer类

Timer timer=new Timer();

timer类提供了一个重要的方法schedule（）

需填写两个参数，用于安排任务，以及设定定时时间。

使用代码：

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer=new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello");
            }
        },3000);
        System.out.println("程序开始运行");
    }
}

定时器可以多个一起使用，安排任务的先后顺序取决于所设置的延迟时间

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer=new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello3");
            }
        },3000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello2");
            }
        },2000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello1");
            }
        },1000);
        System.out.println("程序开始运行");
    }
}

因hello1延迟时间短，所以hello1先打印，其次是hello2，最后hello3

二.定时器的实现

对于定时器来说，有以下几个要点：

1.创建类，描述一个要执行的任务是啥（任务的内容，任务的时间）

class MyTimerTask{
        private long time;
        private Runnable runnable;
        public MyTimerTask(Runnable runnable,long delay){
            this.runnable=runnable;
            this.time=System.currentTimeMillis()+delay;
        }
        public long getTime(){
            return time;
        }
        public void run(){
            runnable.run();
        }
}

time表示程序应该执行的时候，等于当前时间戳+延迟等待的时间。

2.管理多个任务，通过一定的数据结构，把多个任务存起来

首先，考虑使用怎样的数据结构储存。

按照我们的设想，应该是执行时间短的先执行，执行时间晚的在后面依次排队。

在学习数据结构时学到过大根堆，小根堆的数据结构，与场景符合。

我们可以使用优先级队列，在队列中放入MyTimerTask类。

 private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();

但无法直接放入MyTimerTask类，需指定放入的方式（根据什么放入）

public int compareTo(MyTimerTask o) {
        return (int)(this.time-o.time);
    }

通过比较时间，将MyTimerTask类放入队列。

实现schedule方法，将任务放入队列。

  public void schedule(Runnable runnable,long delay){
                MyTimerTask myTimerTask=new MyTimerTask(runnable,delay);
                queue.offer(myTimerTask);
        }

3.有专门的线程去执行这些任务

创建线程去取出，执行队列中的任务。

首先，应该判断队列是否为空

如果为空

则需阻塞等待任务被放入队列

如果不为空，则查看任务，判断当前的时间戳有没有超过任务的时间戳。

如果没有超过，那就将任务进行阻塞等待，并设定等待的时间（任务执行的时间-当前时间戳），并在添加任务进队列时唤醒此处的等待。

注：这么做可以让出cpu资源，若是中间有执行时间更短的任务插队进来，可以让出cpu进行调度

如果当前时间>=任务执行的时间，那么就执行任务，并在执行后取出任务

class MyTimer{
    private Object lock=new Object();
        PriorityQueue<MyTimerTask> queue=new PriorityQueue<>();
        public MyTimer(){ Thread t=new Thread(()->{
            while (true) {
                synchronized (lock) {
                    while (queue.isEmpty()) {
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    MyTimerTask current=queue.peek();
                    if(System.currentTimeMillis()>=current.getTime()){
                        current.run();
                        queue.poll();
                    }
                    else{
                        try {
                            lock.wait(current.getTime()-System.currentTimeMillis());
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        });
            t.start();


        }

然后，再考虑线程安全，以上操作中，涉及写和执行的操作，应该加上锁运行。

完整代码如下：

import java.util.PriorityQueue;

class MyTimer{
    private Object lock=new Object();
        PriorityQueue<MyTimerTask> queue=new PriorityQueue<>();
        public MyTimer(){ Thread t=new Thread(()->{
            while (true) {
                synchronized (lock) {
                    while (queue.isEmpty()) {
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    MyTimerTask current=queue.peek();
                    if(System.currentTimeMillis()>=current.getTime()){
                        current.run();
                        queue.poll();
                    }
                    else{
                        try {
                            lock.wait(current.getTime()-System.currentTimeMillis());
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        });
            t.start();


        }

        public void schedule(Runnable runnable,long delay) {
            synchronized (lock) {
                MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay);
                queue.offer(myTimerTask);
                lock.notify();
            }
        }


}


class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{
        private long time;
        private Runnable runnable;
        public MyTimerTask(Runnable runnable,long delay){
            this.runnable=runnable;
            this.time=System.currentTimeMillis()+delay;
        }
        public long getTime(){
            return time;
        }
        public void run(){
            runnable.run();
        }

    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        return (int)(this.time-o.time);
    }
}

测试如下：

public static void main(String[] args) {
        MyTimer myTimer=new MyTimer();
        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello 3000");
        },3000);
        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello 2000");
        },2000);
        myTimer.schedule(()->{
            System.out.println("hello 1000");
        },1000);
    }