定时器相当于是一个闹“闹钟”
在代码中，也经常需要“闹钟”机制
网络通信中，经常需要设定一个“超时时间”
方法 | 作用 | |
|---|---|---|
void schedule(TimerTask task, long delay) | 指定delay时间之后(单位毫秒)执行任务task |
基本效果
使用Java标准库中的Timer，在 3s 后打印“hello”：
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello");
}
},3000);
System.out.println("程序开始执行");
}
}还可以制定多个任务：
代码语言：java复制import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello1");
}
},1000);
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello2");
}
},2000);
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello3");
}
},3000);
System.out.println("程序开始执行");
}
}定时器的实现
对于定时器来说
- 创建类，描述一个要执行的任务是什么
- 内容
- 时间
- 创建多个任务，通过一定的数据结构，把多个任务存起来
- 有专门的线程，执行这里任务
创建一个任务
schedule的时候，指定的时间是“delay”值，但是，描述任务的时候，不建议使用delay来表示，最好使用“绝对时间”（时间戳）来表示//定时器的任务 class MyTimerTask { //描述任务是什么 private Runnable runnable; //通过毫秒时间戳，表示这个任务具体啥时候执行 private long time; public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) { this.runnable = runnable; //获取当前时间戳 delay，得到一个绝对的时间戳 this.time = System.currentTimeMillis() delay; } public void run() { runnable.run(); } public long getTime() { return time; } }- 那之后就很容易判断当前任务是否要执行，可以随时对比当前的时间戳和记录的时间戳，看是否达到了
- 如果当前时间戳
>记录的时间戳，那时间就到了，若<，时间就还没到 - 如果你写了一个
delay的话，就不好对比了 - 这样就没有了参照物，没有了比较对象 - 比如说你写了一个delay=5000，但你不知道什么时候是这个时间（刻舟求剑） - 若此时为
12:00，设置的delay为1 h，那么此时的time就为13:00
创建多个任务
数据结构的选择
此时我们最先需要做的就是确定是用什么数据结构来存放多任务
- List
- 不是一个好的选择，比较低效
- 后续执行列表中的任务的时候，就需要依次遍历每个元素。执行完毕还需要把对应的任务从
List中删掉 - 堆 - 可以高效方便地找到“最小/第二小/第三小”的值，而我们的定时器就是按照时间顺序来执行任务的。 - 这样我们只要确定好时间最小的任务，判定它是否到时间需要执行了即可。若时间最小的任务都还没到时间，那其他任务就更还没到了
因为使用的是优先级队列，所以要指定出比较规则，才能排出优先级
- 在
MyTimeTask类中实现Comparable接口class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{ ... ... ... @Override public int compareTo(MyTimerTask o) { return (int)(this.time - o.time); } } class MyTimer { private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>(); } - 上面
comparaTo里作差的顺序就决定了是大堆还是小堆 - 这里我们需要的是小堆 - 这里是谁减谁，不要背，可以先写成一个顺序，试试就知道了
多线程的执行
此时，各元素可以被顺利地添加到这个优先级队列中了，各个任务已经可以被我们用优先级队列管理起来了
之后我们就需要考虑得有人去执行这里面的任务
- 就是说，现在我们已经有了队列，得有专门的线程去这个队列里面取元素，然后去执行里面的任务
- 并且执行之前，在取元素的时候还需要判定时间，看时间是不是符合我们的要求
class MyTimer {
private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
public MyTimer() {
//创建线程，负责执行上述队列中的内容
Thread t = new Thread(() -> {
//我们也不知里面有多少个元素，就需要不停地循环去取
while(true){
//在队列不为空的情况下，取出对首元素
if(queue.isEmpty()){
continue;
}
MyTimerTask current = queue.peek();
if(System.currentTimeMillis() >= current.getTime()){
//执行任务,调用 runnable 里面的 run，真正的开始执行任务无逻辑
current.run();
//把执行过的任务，从队列中删除
queue.poll();
}else {
//不执行任务
continue;
}
}
});
t.start();
}
}System.currentTimeMillis() >= current.getTime()
- 比如，当前时间是
10:30，任务时间是12:00，不应该执行 - 直接跳过这次循环undefined - 如果当前的时间是
10:30，任务时间是10:29，就应该执行 - 先执行runnable中的run方法，随后使用poll将这个元素从队列中删去 - 在这个循环中，首先取到的是时间最靠前的任务（因为是小堆排序），再取就是第二靠前的任务
之后我们就需要给定时器里面安排任务，实现 schedule 方法
class MyTimer {
...
...
...
public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable,delay);
queue.offer(myTimerTask);
}
}- 实例化一个
MyTimeTask对象，参数为所要执行的具体任务和时间，随后将其添加到队列中
特别注意
代码语言：java复制class MyTimer {
private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
public MyTimer() {
//创建线程，负责执行上述队列中的内容
Thread t = new Thread(() -> {
//我们也不知里面有多少个元素，就需要不停地循环去取
while(true){
//在队列不为空的情况下，取出对首元素
if(queue.isEmpty()){
continue;
}
MyTimerTask current = queue.peek();
if(System.currentTimeMillis() >= current.getTime()){
//执行任务,调用 runnable 里面的 run，真正的开始执行任务无逻辑
current.run();
//把执行过的任务，从队列中删除
queue.poll();
}else {
//不执行任务
continue;
}
}
});
t.start();
}
}对于此处的 while 循环
- 若初始情况下，队列中没有任何元素
- 此处的逻辑就会在短时间内进行大量的循环，并且这些循环都是没什么意义的，就类似于“线程饿死”
- 所以，我们就将这里的
continue操作改为wait/notify操作。在空的时候wait，在不空的时候notify（schedule之后） - 这样，如果队列是空的，就会进行
wait，避免无意义的循环，直到进行schedule操作之后，将其notify
while里面的判空- 将
if改为while更加安全 - 避免
wait被一些其他的方式唤醒了，结果队列还是为空，往下走进行peek操作，就会出现问题 - 改为
while后，即使被意外唤醒了，也能够继续确认，是不是要继续wait
- 将
- 假设队列中，已经包含一些元素，当前时间是
10:45，任务时间是12:00- 这样，线程也会一直循环执行，检查时间到没到：没到就continue，然后继续进行循环判定 - 类似于：我定了一个12:00的闹钟，此时我一看是10:45，我继续睡一会，刚一闭眼，又睁眼看时间，为10:45，我又闭眼；刚一闭眼，我又睁眼看时间...... - 这种情况下，并没有完成什么实质性的工作，但还要一直进行循环，也类似于“线程饿死” - 所以，此时我们也将这里的continue改为wait，但此时就不需要用notify进行唤醒了，我们可以指定一个“超时时间”（当前时间距离任务时间还有多久） - 注意 ：此时不应该使用sleep，因为可能存在这样的情况： 1. 你在sleep的过程中，新来了一个时间更早的任务，但线程无法被提前唤醒；若使用wait的话，每次在schedule的时候都会进行notify将线程唤醒，让线程再次进行判断，重新设置等待时间，这样就不会错过新的任务 2.sleep在休眠的时候是不会释放锁的，这样就会造成进行取出和删除操作的线程是抱着锁睡的，之后schedule就拿不到锁了，就进行不了新增任务的操作了 我们可以将两个wait的异常try-catch一起放在外面
改后：
代码语言：java复制class MyTimer {
private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
private static Object locker = new Object();
public MyTimer() {
//创建线程，负责执行上述队列中的内容
Thread t = new Thread(() -> {
try {
//我们也不知里面有多少个元素，就需要不停地循环去取
while (true) {
synchronized (locker) {
//在队列不为空的情况下，取出对首元素
while (queue.isEmpty()) {
locker.wait();
}
MyTimerTask current = queue.peek();
if (System.currentTimeMillis() >= current.getTime()) {
//执行任务,调用 runnable 里面的 run，真正的开始执行任务无逻辑
current.run();
//把执行过的任务，从队列中删除
queue.poll();
} else {
//不执行任务
locker.wait(current.getTime() - System.currentTimeMillis());
}
}
}
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
});
t.start();
}
public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay);
synchronized (locker) {
queue.offer(myTimerTask);
locker.notify();
}
}
}线程安全问题
在定时器里面，我们在这里涉及到的核心是 Queue 这个数据结构，
在这个 Queue 这里，我们有一个专门的线程，从队列里面取元素，删除元素
然后我们还有一个 schedule 方法，去执行插入队列操作
- 此时我们发现，
schedule里面的插入操作是一个线程，取和删操作是另一个线程 - 那么此时存在多个线程同时修改
Queue，那就肯定是存在线程安全风险的 - 尤其是我们用的还是
PriorityQueue，这个类自身不带线程安全的控制能力 所以，此时就一定存在线程安全的风险
为了解决这个线程安全问题，我们就给操作都加上锁
代码语言：java复制class MyTimer {
private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
private static Object locker = new Object();
public MyTimer() {
//创建线程，负责执行上述队列中的内容
Thread t = new Thread(() -> {
//我们也不知里面有多少个元素，就需要不停地循环去取
while (true) {
synchronized (locker) {
//在队列不为空的情况下，取出对首元素
if (queue.isEmpty()) continue;
MyTimerTask current = queue.peek();
if (System.currentTimeMillis() >= current.getTime()) {
//执行任务,调用 runnable 里面的 run，真正的开始执行任务无逻辑
current.run();
//把执行过的任务，从队列中删除
queue.poll();
} else {
//不执行任务
continue;
}
}
}
});
t.start();
}
public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay);
synchronized (locker) {
queue.offer(myTimerTask);
}
}
}执行效果
主程序：
代码语言：java复制public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyTimer myTimer = new MyTimer();
myTimer.schedule(() -> {
System.out.println("hello 3000");
},3000);
myTimer.schedule(() -> {
System.out.println("hello 2000");
},2000);
myTimer.schedule(() -> {
System.out.println("hello 1000");
},1000);
System.out.println("程序开始执行");
}
}
//执行结构
程序开始执行
hello 1000
hello 2000
hello 3000
