【JavaEE初阶】 定时器详解与实现

🌴定时器是什么

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.
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.
比如一个 Map, 希望里面的某个 key 在 3s 之后过期(自动删除).
类似于这样的场景就需要用到定时器.

🎋Java标准库中的定时器

• 标准库中提供了一个 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,

• 第二个参数指定多长时间之后执行 (单位为毫秒)

代码示例：

下面程序分别有一个定时器，设置了三个不同的时间

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;public class TestDemo {public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();System.out.println("程序启动!");timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("定时器3");}},3000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("定时器2");}},2000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("定时器1");}},1000);}
}

运行结果如下：

结果如我们所示，按照时间顺序进行打印

🌲模拟实现定时器

首先我们先来看一下定时器的构成

🚩定时器的构成

1. 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.

2. 队列中的每个元素是一个 MyTask 对象.

3. MyTask 中带有一个时间属性, 队首元素就是即将要执行的任务

4. 同时有一个线程一直扫描队首元素, 看队首元素是否需要执行

📌第一步：MyStack类的建立

包含两个属性

• 包含一个 Runnable 对象

• 一个 time(毫秒时间戳)

由于我们的MyTask类需要放入一个带优先级的阻塞队列中，所以我们需要MyTack可以比较，这里博主选择重写 Comparable 接口里的compareTo方法

代码实现如下：

public class MyTask implements Comparable<MyTask> {private Runnable runnable;private  long time;public MyTask() {System.out.println(1);}public void tad() {System.out.println(2);}public MyTask(Runnable runnable, long time) {this.runnable = runnable;this.time = time;}public long gettime(MyTask) {return this.time;}//执行任务public void run() {runnable.run();}@Overridepublic int compareTo(MyTask o) {return (int)(this.time - o.time);}
}

📌第二步：创建MyTimer类

该类需要有一个带有优先级的阻塞队列

还需要有一个可schedule 方法用于我们来插入我们我们需要执行的任务

public class MyTimer {// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();// 指定两个参数// 第一个参数是 任务 内容// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000public void schedule(Runnable runnable, long after) {// 注意这里的时间上的换算MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);queue.put(task);}
}

• 由于我们输入的都是一个时间大小，所以我们需要进行处理一下，

• 这里的System.currentTimeMillis()是获取当时的时间戳

• 再加上所需要的时间大小即达到我们效果

其次还需要一个线程循环扫描

• 该扫描我们需要做的是

• 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.

• 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.

• 如果时间到了, 就把任务进行执行.

    private Thread t = null;public MyTimer() {t = new Thread() {@Overridepublic void run() {while (true) {try {// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.// 如果时间到了, 就把任务进行执行.MyTask myTask = queue.take();long curTime = System.currentTimeMillis();if (curTime < myTask.getTime()) {// 还没到点, 先不必执行// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行//塞回去queue.put(myTask);} else {// 时间到了!! 执行任务!!myTask.run();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}};//启动线程t.start();}

📌第三步：解决相关问题

• 问题一：while (true) 转的太快了, 造成了无意义的 CPU 浪费.

比如第一个任务设定的是 1 min 之后执行某个逻辑. 但是这里的 while (true) 会导致每秒钟访问队首元素几万次.

解决办法：引入一个locker对象, 借助该对象的 wait / notify 来解决 while (true) 的忙等问题.

我们在循环扫描里：引入 wait, 等待一定的时间.并修改 MyTimer 的 schedule 方法, 每次有新任务到来的时候唤醒一下循环扫描线程. (因为新插入的任务可能是需要马上执行的)

• 问题二：原子性问题

由于我们的出队列操作和判断语句不具有原子性

问题情况如下：

出队列操作拿到任务后，还没有进行判断

然后这时候有一个来了一个新任务

但是此时我们该任务还没有wait()操作，而且我们由于添加新元素，notify()操作已执行，这就导致后面的wait操作不会被唤醒，那么新来的任务就在相应时间来没有被执行

解决方法：将出队列操作与判断操作都加上锁

代码实现如下：

import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;public class MyTimer {// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();// 扫描线程private Thread t = null;private Object locker = new Object();public MyTimer() {t = new Thread() {@Overridepublic void run() {while (true) {try {// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.// 如果时间到了, 就把任务进行执行.synchronized (locker) {MyTask myTask = queue.take();long curTime = System.currentTimeMillis();if (curTime < myTask.getTime()) {// 还没到点, 先不必执行// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行queue.put(myTask);// 在 put 之后, 进行一个 waitlocker.wait(myTask.getTime() - curTime);} else {// 时间到了!! 执行任务!!myTask.run();}}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}};t.start();}// 指定两个参数// 第一个参数是 任务 内容// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000public void schedule(Runnable runnable, long after) {// 注意这里的时间上的换算MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);queue.put(task);synchronized (locker) {locker.notify();}}
}

🌳完整代码实现与测试

计时器完整代码：

import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;class MyTask implements Comparable<MyTask> {private Runnable runnable;private  long time;public MyTask() {System.out.println(1);}public void tad() {System.out.println(2);}public MyTask(Runnable runnable, long time) {this.runnable = runnable;this.time = time;}public long getTime() {return this.time;}//执行任务public void run() {runnable.run();}@Overridepublic int compareTo(MyTask o) {return (int)(this.time - o.time);}
}public class MyTimer {// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();// 扫描线程private Thread t = null;private Object locker = new Object();public MyTimer() {t = new Thread() {@Overridepublic void run() {while (true) {try {// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.// 如果时间到了, 就把任务进行执行.synchronized (locker) {MyTask myTask = queue.take();long curTime = System.currentTimeMillis();if (curTime < myTask.getTime()) {// 还没到点, 先不必执行// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行queue.put(myTask);// 在 put 之后, 进行一个 waitlocker.wait(myTask.getTime() - curTime);} else {// 时间到了!! 执行任务!!myTask.run();}}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}};t.start();}// 指定两个参数// 第一个参数是 任务 内容// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000public void schedule(Runnable runnable, long after) {// 注意这里的时间上的换算MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);queue.put(task);synchronized (locker) {locker.notify();}}
}

测试代码如下

public class TestDemo2 {public static void main(String[] args) {MyTimer myTimer = new MyTimer();System.out.println("程序启动");myTimer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("计时器3");}},3000);myTimer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("计时器2");}},2000);myTimer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("计时器1");}},1000);}
}

测试结果如下：

⭕总结

关于《【JavaEE初阶】 定时器详解与实现》就讲解到这儿，感谢大家的支持，欢迎各位留言交流以及批评指正，如果文章对您有帮助或者觉得作者写的还不错可以点一下关注，点赞，收藏支持一下！