Java Timer 定時任務實現(xiàn)原理及缺陷分析

Timer Demo

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask task1 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("task1 run ...  execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        
        TimerTask task2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("task2 run ...  execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        
        Timer t = new Timer();
        t.schedule(task1, 0,1000);
        t.schedule(task2, 0,1000);
    }
}

我們定義了兩個定時任務砂沛,每個定時任務的執(zhí)行周期是1秒鐘谴餐,每秒執(zhí)行一次累舷。
task1 執(zhí)行的時長為2秒鐘, task2 執(zhí)行的時長為1秒鐘蝇摸。

輸出結(jié)果

task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:40
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:42
task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:43
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:45
task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:46
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:48

從結(jié)果來看,task1 每次執(zhí)行的時間間隔為3秒鐘捌袜,task2每次執(zhí)行的時間間隔也為3秒鐘说搅。

為什么會這樣呢?

缺陷一:

因為Timer底層是使用一個單線來實現(xiàn)多個Timer任務處理的琢蛤,所有任務都是由同一個線程來調(diào)度蜓堕,所有任務都是串行執(zhí)行,意味著同一時間只能有一個任務得到執(zhí)行博其,而前一個任務的延遲或者異常會影響到之后的任務套才。

task1 執(zhí)行了兩秒,然后發(fā)現(xiàn)task2也該執(zhí)行了慕淡,task2執(zhí)行了一秒背伴,然后再執(zhí)行task1,這樣task1的時間間隔就變成3秒了。

Timer 源碼分析

  1. Timer 中維護了一個TaskQueue隊列傻寂,存放TimerTask任務
  2. Timer 定義了一個線程息尺,用于執(zhí)行輪詢隊列中的Task任務,并執(zhí)行疾掰。

TaskQueue結(jié)構(gòu)


TaskQueue 內(nèi)部維護了一個TimerTask數(shù)組搂誉。
TimreTask數(shù)字中存放了所有的定時任務。
TimerTask[] 數(shù)組是從下標1開始存放元素的静檬。
即將要執(zhí)行的任務永遠存放到TimerTask[1] 中炭懊,(數(shù)組中的任務順序,是不斷的調(diào)整的拂檩,每次獲取完任務后都會調(diào)整一次)侮腹。

TimerThread.mainLoop() 方法

在Timer中定義了一個內(nèi)部類 TimerThread,負責執(zhí)行隊列中的任務



主要邏輯是:

  1. 從queue中獲取將要執(zhí)行task1 (TimerTask[1]=task1, TimerTask[2]=task2).
  2. 獲取完成后稻励,然后把queue的TimerTask[1] =task2父阻,TimerTask[2]=task1
  3. 然后執(zhí)行獲取的task.run()。

缺陷二:

因為Timer中所有的任務都是在一個線程中執(zhí)行望抽,那么如果有一個定時任務在運行時加矛,產(chǎn)生未處理的異常,那么當前這個線程就會停止糠聪,那么所有的定時任務都會停止荒椭,受到影響谐鼎。

如下圖:


ScheduledExecutorService 代替 Timer

基于上述Timer的兩個致命缺陷舰蟆,在以后的開發(fā)中盡可能使用ScheduledExecutorService(JDK1.5以后)替代Timer。
ScheduledExecutorService是基于線程池的狸棍,可以開啟多個線程進行執(zhí)行多個任務身害,每個任務開啟一個線程,這樣就可以避免上述的兩個致命缺陷草戈。

Timer 的 schedule 和 scheduleAtFixedRate

  1. schedule:每次執(zhí)行完當前任務后塌鸯,然后間隔一個period的時間再執(zhí)行下一個任務,因此執(zhí)行時間會不斷延后唐片。
    比如每次的任務執(zhí)行時間為2秒丙猬,period時間為1秒,那么就相當于每3秒執(zhí)行一次任務费韭。
  1. scheduleAtFixedRate:每次執(zhí)行時間為上一次任務開始起向后推一個period間隔茧球,也就是說下次執(zhí)行時間相對于上一次任務開始的時間點,因此執(zhí)行時間不會延后星持,但是存在任務并發(fā)執(zhí)行的問題抢埋。
    并發(fā)問題:比如任務每間隔3秒執(zhí)行一次,突然有一次任務執(zhí)行了6秒鐘,因為6秒鐘可以執(zhí)行兩次任務揪垄,所以下次執(zhí)行就會一下子執(zhí)行兩次該任務穷吮。

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