Java多线程案例之定时器详解

目录

• 一.什么是定时器
• 二.标准库中的定时器（timer）
• 2.1什么是定时器
• 2.2定时器的使用
• 三.实现定时器
• 3.1什么是定时器
• 3.2最终实现代码

一.什么是定时器

定时器也是软件开发中的一个重要组件. 类似于一个 “闹钟”. 达到一个设定的时间之后, 就执行某个指定好的代码

定时器是一种实际开发中非常常用的组件，我们举几个例子：

1.比如网络通信中, 如果对方 500ms 内没有返回数据, 则断开连接尝试重连

2.比如一个 Map, 希望里面的某个 key 在 3s 之后过期(自动删除)

以上类似于这样的场景就需要用到定时器

二.标准库中的定时器（timer）

2.1什么是定时器

标准库中供了一个 Timer 类. Timer 类的核心方法为 schedule ，schedule 包含两个参数. 第一个参数指定即将要执行的任务代码TimerTask, 第二个参数指定多长时间之后执行 (单位为毫秒).

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello");
}
}, 3000);

2.2定时器的使用

Timer的构造方法

Timer方法

TimerTask是专门来实现Runnable接口的

下面我们会实现一下定时器，我们就不用TimerTask了，我们直接使用Runnable，因为TimerTask实现了Runnable接口，所以后面测试我们自己所写的schedule方法时，也可以传入TimerTask类型的引用，既然是简单地实现，那就不实现连续执行的功能了。.

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行线程在5s后执行");
            }
        },5000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行线程在2s后执行");
            }
        },2000);
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("执行线程在3s后执行");
            }
        },3000);
    }
}

三.实现定时器

3.1什么是定时器

定时器的构成:一个带优先级的阻塞队列

为啥要带优先级呢?

因为阻塞队列中的任务都有各自的执行时刻 (delay). 最先执行的任务一定是 delay 最小的. 使用带优先级的队列就可以高效的把这个 delay 最小的任务找出来.

1.队列中的每个元素是一个 Task 对象，Task 中带有一个时间属性, 队首元素就是即将同时有一个 worker 线程一直扫描队首元素, 看队首元素是否需要执行

class MyTask implements Comparable<MyTask>{
    //执行的时间戳
    private long time;
    //接受具体任务
    private Runnable runnable;
    //创建MyTask构造方法
    public MyTask(Runnable runnable,long time) {
        //通过currentTimeMillis来获取time 中存的是绝对时间, 超过这个时间的任务就应该被执行
        this.time = System.currentTimeMillis()+time;
        this.runnable = runnable;
    }
    //执行任务
    public void run(){
        this.runnable.run();
    }
    //提供对外time
    public long getTime() {
        return time;
    }
    //执行comparable接口来进行时间的比较,并将time的long类型转换为int类型
    @Override
    public int compareTo(MyTask o) {
        return (int)(this.time-o.time);
    }
}

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

class MyTimer{
    // 定时器内部要能够存放多个任务
    private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    //为锁创建一个对象
    Object locker = new Object();
    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        MyTask task = new MyTask(runnable, delay);
        queue.put(task);
        // 每次任务插入成功之后, 都唤醒一下扫描线程, 让线程重新检查一下队首的任务看是否时间到要执行~~
        synchronized (locker) {
            locker.notify();
        }
    }

Timer 类中存在一个 worker 线程, 一直不停的扫描队首元素, 看看是否能执行这个任务.所谓 “能执行” 指的是该任务设定的时间已经到达了

class MyTimer{
    // 定时器内部要能够存放多个任务
    private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
    //为锁创建一个对象
    Object locker = new Object();
    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        MyTask task = new MyTask(runnable, delay);
        queue.put(task);
        // 每次任务插入成功之后, 都唤醒一下扫描线程, 让线程重新检查一下队首的任务看是否时间到要执行~~
        synchronized (locker) {
            locker.notify();
        }
    }
    public MyTimer() {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    // 先取出队首元素
                    MyTask task = queue.take();
                    // 再比较一下看看当前这个任务时间到了没?
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    if (curTime < task.getTime()) {
                        // 时间没到, 把任务再塞回到队列中.
                        queue.put(task);
                        // 指定一个等待时间,防止有的线程需要等待时间很长，但是线程一直运行等待时间到来执行，这样会占有CPU占有资源
                        synchronized (locker) {
                            locker.wait(task.getTime() - curTime);
                        }
                    } else {
                        // 时间到了, 执行这个任务
                        task.run();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
    }
}

3.2最终实现代码

package thread;

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

// 创建一个类, 表示一个任务.
class MyTask implements Comparable<MyTask> {
    // 任务具体要干啥
    private Runnable runnable;
    // 任务具体啥时候干. 保存任务要执行的毫秒级时间戳
    private long time;

    // after 是一个时间间隔. 不是绝对的时间戳的值
    public MyTask(Runnable runnable, long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;
    }

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

    public long getTime() {
        return time;
    }

    @Override
    public int compareTo(MyTask o) {
        // 到底是谁见谁, 才是一个时间小的在前? 需要咱们背下来.
        return (int) (this.time - o.time);
    }
}

class MyTimer {
    // 定时器内部要能够存放多个任务
    private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();

    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        MyTask task = new MyTask(runnable, delay);
        queue.put(task);
        // 每次任务插入成功之后, 都唤醒一下扫描线程, 让线程重新检查一下队首的任务看是否时间到要执行~~
        synchronized (locker) {
            locker.notify();
        }
    }

    private Object locker = new Object();

    public MyTimer() {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    // 先取出队首元素
                    MyTask task = queue.take();
                    // 再比较一下看看当前这个任务时间到了没?
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    if (curTime < task.getTime()) {
                        // 时间没到, 把任务再塞回到队列中.
                        queue.put(task);
                        // 指定一个等待时间
                        synchronized (locker) {
                            locker.wait(task.getTime() - curTime);
                        }
                    } else {
                        // 时间到了, 执行这个任务
                        task.run();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyTimer myTimer = new MyTimer();
        myTimer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello timer!");
            }
        }, 3000);
        System.out.println("main");
    }
}

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