模拟实现Java中的计时器

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. 前端/后端中都会用到计时器.

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.

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, 第⼆个参数指定多⻓时间之后 执⾏ (单位为毫秒).

// 定时器的使用
public class Demo21 {public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();// main 方法中调用 timer.schedule 方法时, // 它只是将任务注册到 Timer 中，并告诉 Timer // 在 3000 毫秒后执行这个任务。// 任务的执行是由 Timer 内部的守护线程完成的。timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 3");}}, 3000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 2");}}, 2000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 1");}}, 1000);System.out.println("程序开始执行!");}
}

模拟实现定时器 

那么该怎么解决呢?

 

class MyTimerTask {// 任务啥时候执行. 毫秒级的时间戳.private long time;// 任务具体是啥.private Runnable runnable;public long getTime() {return time;}public Runnable getRunnable() {return runnable;}public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {// delay 是一个相对的时间差. 形如 3000 这样的数值.// 构造 time 要根据当前系统时间和 delay 进行构造.time = System.currentTimeMillis() + delay;this.runnable = runnable;}
}// 定时器的本体
class MyTimer {// 使用优先级队列 来保存上述的N个任务private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();// 定时器的核心方法 就是把要执行的任务添加到队列中public void schedule(Runnable runnable, long delay) {MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);queue.offer(task);}// MyTimer 中还需要构造一个 "扫描线程", 一方面去负责监控队首元素是否到点了,// 是否应该执行;// 一方面当任务到点之后,就要调用这里的 Runnable 的 Run 方法来完成任务public MyTimer() {// 扫描线程Thread t1 = new Thread(() -> {// 不停地去扫描当前的队首元素while (true) {try {if (queue.isEmpty()) {continue;}MyTimerTask task = queue.peek();long curTime = System.currentTimeMillis();if (curTime > task.getTime()) {// 假设当前时间是 14:01, 任务时间是 14:00, // 此时就意味着应该要执行这个任务了.// 需要执行任务.queue.poll();task.getRunnable().run();}else {// 让当前线程休眠一下, 按照时间差来休眠.Thread.sleep(task.getTime() - curTime);}}catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t1.start();}
}

上述代码写完了计时器的核心逻辑, 但是这份代码中还有几个关键性的问题. 

最后完整的模拟实现代码.

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Timer;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: xiaotutu* Date: 2025-02-20* Time: 21:41*/class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{// 任务啥时候执行. 毫秒级的时间戳.private long time;// 任务具体是啥.private Runnable runnable;public long getTime() {return time;}public Runnable getRunnable() {return runnable;}public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {// delay 是一个相对的时间差. 形如 3000 这样的数值.// 构造 time 要根据当前系统时间和 delay 进行构造.time = System.currentTimeMillis() + delay;this.runnable = runnable;}@Overridepublic int compareTo(MyTimerTask o) {// 认为时间小的, 优先级高. 最终时间最小的元素, 就会放到队首.// 怎么记忆, 这里是谁减去谁?? 不要记!! 记容易记错~~// 随便写一个顺序, 然后实验一下就行了.return (int) (this.time - o.time);// return (int) (o.time - this.time);}
}// 定时器的本体
class MyTimer {// 使用优先级队列 来保存上述的N个任务private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();// 用来加锁的对象private Object locker = new Object();// 定时器的核心方法 就是把要执行的任务添加到队列中public void schedule(Runnable runnable, long delay) {synchronized (locker) {MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);queue.offer(task);// 每次来新的任务, 都唤醒一下之前的扫描线程. // 好让扫描线程根据最新的任务情况, 重新规划等待时间.locker.notify();}}// MyTimer 中还需要构造一个 "扫描线程", 一方面去负责监控队首元素是否到点了, // 是否应该执行;// 一方面当任务到点之后,就要调用这里的 Runnable 的 Run 方法来完成任务public MyTimer() {// 扫描线程Thread t1 = new Thread(() -> {// 不停地去扫描当前的队首元素while (true) {try {synchronized (locker) {while (queue.isEmpty()) {// 注意, 当前如果队列为空, 此时就不应该去取这里的// 元素. 此处使用 wait 等待更合适. // 如果使用 continue, 就会使这个线程// while 循环运行的飞快,// 也会陷入一个高频占用 cpu 的状态(忙等).//continue;locker.wait();}MyTimerTask task = queue.peek();long curTime = System.currentTimeMillis();if (curTime > task.getTime()) {// 假设当前时间是 14:01, 任务时间是 14:00, 此时就// 意味着应该要执行这个任务了.// 需要执行任务.queue.poll();task.getRunnable().run();}else {// 让当前线程休眠一下, 按照时间差来休眠.// Thread.sleep(task.getTime() - curTime);locker.wait(task.getTime() - curTime);}}}catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t1.start();}
}public class Demo22 {public static void main(String[] args) {MyTimer timer = new MyTimer();timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 3");}}, 3000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 2");}}, 2000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 1");}}, 1000);System.out.println("程序开始运行");}
}