【Java | 多线程案例】定时器的实现

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一、Timer定时器

Java中，Timer类是用于计划和执行重复任务的类（Java标准库中确实提供了java.util.Timer类）。它可以在指定的时间间隔内重复执行一个任务，或者在指定时间点执行任务。

二、Timer定时器的设计

选择java.util包中的Timer类：

使用了Timer类的schedule()方法来安排一个任务在延迟3000毫秒后执行。在TimerTask的run()方法中，我们编写需要执行的具体任务逻辑。
我们现在来了解一下TimerTask()这个抽象类（如下图）：该类是一个抽象类，并且继承了Runnable方法。创建了一个匿名内部类并实现了run()方法。这个匿名内部类可以被认为是继承了TimerTask抽象类，并提供了具体的实现代码。

调用timer.schedule()方法注册的任务，会由Timer内部的线程池去执行，而不是由调用schedule()方法的线程直接执行run()方法。
Timer类内部创建了一个线程池，用于执行注册的定时任务。当调用schedule()方法后，Timer会将传入的TimerTask对象添加到线程池中进行调度。

下面是一个简单的定时器程序，可以运行试试看：

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Demo22 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello world!!!");
            }
        },3000);
        System.out.println("程序开始执行喽!!!");
    }
}

运行结果如下：

可以看到程序并没有结束进程，原因如下：
Timer内部有自己的线程，为了保证随时处理新安排的任务，此线程会一直持续的执行，即此线程影响了阻止来整个进程的结束。

定时器是支持多个任务同时执行的，请看：

三、定时器的实现

代码实现如下：

import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;

class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask> {
    private long time; // 表示任务什么时候开始执行
    private Runnable runnable; // 表示具体任务是啥

    public MyTimerTask(Runnable runnable,long delay) {
        // delay是一个相对的时间差
        time = System.currentTimeMillis() + delay;// 这里计算出任务执行的具体时间
        this.runnable = runnable;
    }

    public long getTime() {
        return time;
    }

    public Runnable getRunnable() {
        return runnable;
    }


    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        // 时间最少的元素放在队首,即时间越少优先级越高
        return (int)(this.time - o.time); // time是long类型
    }
}

// 这是定时器类的本体
class MyTimer {
    // 使用优先级队列来保存上面的N个任务
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
    // locker是用来加锁的对象
    private Object locker = new Object();

    // 定时器的核心方法,即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);
            // 每次来新的任务之后都会唤醒一下扫描线程,此时扫描线程就可以根据最新的任务情况来重新规划等待时间
            locker.notify();
        }
    }
    // MyTimer类中还需要一个扫描线程,一方面要负责检查队首元素是否是此时应该被执行的。
    // 另一方面,当任务到点开始执行之后,需要调用Runnable中的run方法来完成任务
    public MyTimer() {
        // 扫描线程
        Thread t = new Thread(() -> {
            while(true) {
                try {
                    synchronized(locker) {
                        while(queue.isEmpty()) {
                            // 队列为空时,此时不应该取这里的元素
                            locker.wait();
                        }
                        MyTimerTask task = queue.peek();
                        long curTime = System.currentTimeMillis();
                        if(curTime > task.getTime()) {
                            // 如果当前时间晚于任务的执行时间,就意味着我们要执行这个任务了
                            queue.poll();
                            task.getRunnable().run(); // 至此就可以执行该任务了
                        } else {
                            // 如果当前时间早于任务的执行时间,诶呀太早了,让这个线程(休眠)休息一会一会吧!!!
                            // Thread.sleep(task.getTime() - curTime);
                            locker.wait(task.getTime() - curTime);
                        }
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
    }

}

public class Demo23 {
    public static void main(String[] args) {
        MyTimer timer = new MyTimer();
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello world! 3");
            }
        },3000);
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello world! 2");
            }
        },2000);
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello world! 1");
            }
        },1000);
        System.out.println("程序开始执行!!!");
    }
}

运行结果如下：

四、总结

Timer类是Java中的定时工具类，它可以帮助我们实现在指定时间执行指定任务的功能。Timer类提供了一个方法即schedule方法，我们可以通过schedule方法来注册一个任务并指定执行该任务的时间，当执行时间到的时候，Timer类内部的线程就会负责调用执行注册的任务。

另外我们可以通过优先级队列的方式来实现类似于Timer类这样的定时器。

本文到这里就结束了，希望友友们可以支持一下一键三连哈。嗯，就到这里吧，再见啦！！！