java-并發-Timer和TimerTask

Timer來講就是一個排程器,而TimerTask呢隻是一個實作了run方法的一個類,而具體的TimerTask需要由你自己來實作

public void schedule(TimerTask task, long delay)

　　這個方法是排程一個task，經過delay(ms)後開始進行排程，僅僅排程一次。

public void schedule(TimerTask task, Date time)

　　在指定的時間點time上排程一次。

public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)

　　這個方法是排程一個task，在delay（ms）後開始排程，每次排程完後，最少等待period（ms）後才開始排程。

public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)

　　和上一個方法類似，唯一的差別就是傳入的第二個參數為第一次排程的時間。

public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

度一個task，在delay(ms)後開始排程，然後每經過period(ms)再次排程，貌似和方法：schedule是一樣的，其實不然，後面你會根據源碼看到，schedule在計算下一次執行的時間的時候，是通過目前時間（在任務執行前得到） + 時間片，而scheduleAtFixedRate方法是通過目前需要執行的時間（也就是計算出現在應該執行的時間）+ 時間片，前者是運作的實際時間，而後者是理論時間點，例如：schedule時間片是5s，那麼理論上會在5、10、15、20這些時間片被排程，但是如果由于某些CPU征用導緻未被排程，假如等到第8s才被第一次排程，那麼schedule方法計算出來的下一次時間應該是第13s而不是第10s，這樣有可能下次就越到20s後而被少排程一次或多次，而scheduleAtFixedRate方法就是每次理論計算出下一次需要排程的時間用以排序，若第8s被排程，那麼計算出應該是第10s，是以它距離目前時間是2s，那麼再排程隊列排序中，會被優先排程，那麼就盡量減少漏掉排程的情況。

建立的線程不為主線程，則主線程結束後，timer自動結束，而無需使用cancel來完成對timer的結束。

傳入了是否為背景線程，背景線程當且僅當程序結束時，自動登出掉。

這裡有一個thread，這個thread很明顯是一個線程，被包裝在了Timer類中，我們看下這個thread的定義Timer内部包裝了一個線程，用來做獨立于外部線程的排程，而TimerThread是一個default類型的，預設情況下是引用不到的，是被Timer自己所使用的。<code>private TaskQueue queue = new TaskQueue();</code>

threadReaper，它是Object類型，隻是重寫了finalize方法而已，是為了垃圾回收的時候，将相應的資訊回收掉，做GC的回補，也就是當timer線程由于某種原因死掉了，而未被cancel，裡面的隊列中的資訊需要清空掉，不過我們通常是不會考慮這個方法的，是以知道java寫這個方法是幹什麼的就行了。

public void schedule(TimerTask task, long delay,long period)

也調用了方法sched來完成排程，和上面的方法唯一的排程時候的差別是增加了傳入的period，而第一個傳入的是0，是以确定這個參數為時間片，而不是次數，注意這個裡的period加了一個負數，也就是取反，也就是我們開始傳入1000，在調用sched的時候會變成-1000，其實最終閱讀完源碼後你會發現這個算是老外對于一種數字的了解

public void scheduleAtFixedRate(TimerTasktask,long delay,long period)

　唯一的差別就是在period沒有取反，

　

queue為一個隊列，做這個操作的時候，發生了同步，是以在timer級别，這個是線程安全的，最後将task相關的參數指派，主要包含nextExecutionTime（下一次執行時間），period（時間片），state（狀态），然後将它放入queue隊列中，做一次notify操作，為什麼要做notify操作呢？

TaskQueue的結構很簡單，為一個數組，加一個size，有點像ArrayList，是不是長度就128呢，當然不是，ArrayList可以擴容，它可以，隻是會造成記憶體拷貝而已，是以一個Timer來講，隻要内部的task個數不超過128是不會造成擴容的；内部提供了add(TimerTask)、size()、getMin()、get(int)、removeMin()、quickRemove(int)、rescheduleMin(long newTime)、isEmpty()、clear()、fixUp()、fixDown()、heapify()；

　add(TimerTaskt)為增加一個任務

　　size()任務隊列的長度

　　getMin()擷取目前排序後最近需要執行的一個任務，下标為1，隊列頭部0是不做任何操作的。

　　get(inti)擷取指定下标的資料，當然包括下标0.

　　removeMin()為删除目前最近執行的任務，也就是第一個元素，通常隻排程一次的任務，在執行完後，調用此方法，就可以将TimerTask從隊列中移除。

　　quickRmove(inti)删除指定的元素，一般來說是不會調用這個方法的，這個方法隻有在Timer發生purge的時候，并且當對應的TimerTask調用了cancel方法的時候，才會被調用這個方法，也就是取消某個TimerTask，然後就會從隊列中移除（注意如果任務在執行中是，還是仍然在執行中的，雖然在隊列中被移除了），還有就是這個cancel方法并不是Timer的cancel方法而是TimerTask，一個是排程器的，一個是單個任務的，最後注意，這個quickRmove完成後，是将隊列最後一個元素補充到這個位置，是以此時會造成順序不一緻的問題，後面會有方法進行回補。

　　rescheduleMin(long newTime)是重新設定目前執行的任務的下一次執行時間，并在隊列中将其從新排序到合适的位置，而調用的是後面說的fixDown方法。

　　對于fixUp和fixDown方法來講，前者是當新增一個task的時候，首先将元素放在隊列的尾部，然後向前找是否有比自己還要晚執行的任務，如果有，就将兩個任務的順序進行交換一下。而fixDown正好相反，執行完第一個任務後，需要加上一個時間片得到下一次執行時間，進而需要将其順序與後面的任務進行對比下。

　　

　這種方式并非排序，而是找到一個合适的位置來交換，因為并不是通過隊列逐個找的，而是每次移動一個二進制為，例如傳入1的時候，接下來就是2、4、8、16這些位置，找到合适的位置放下即可，順序未必是完全有序的，它隻需要看到距離排程部分的越近的是有序性越強的時候就可以了，這樣即可以保證一定的順序性，達到較好的性能。

貌似僅僅将隊列清空掉，然後設定了newTasksMayBeScheduled狀态為false，最後讓隊列也調用了下notify操作，但是沒有任何地方讓線程結束掉，那麼就要回到我們開始說的Timer中包含的thread為：TimerThread類了，在看這個類之前，再看下Timer中最後一個purge()類，當你對很多Task做了cancel操作後，此時通過調用purge方法實作對這些cancel掉的類空間的回收，上面已經提到，此時會造成順序混亂，是以需要調用隊裡的heapify方法來完成順序的重排，源碼如下：

那麼排程呢，是如何排程的呢，那些notify，和清空隊列是如何做到的呢？我們就要看看TimerThread類了，内部有一個屬性是：newTasksMayBeScheduled，也就是我們開始所提及的那個參數在cancel的時候會被設定為false。

也就是我們所調用的queue了，這下聯通了吧，不過這裡是queue是通過構造方法傳入的，傳入後指派用以操作，很明顯是Timer傳遞給這個線程的，我們知道它是一個線程，是以執行的中心自然是run方法了，是以看下run方法的body部分是：

以發現這個timer是一個死循環程式，除非遇到不能捕獲的異常或break才會跳出，首先注意這段代碼：<code>hile (queue.isEmpty() &amp;&amp;newTasksMayBeScheduled) queue.wait();</code>

　循環體為循環過程中，條件為queue為空且newTasksMayBeScheduled狀态為true，可以看到這個狀态其關鍵作用，也就是跳出循環的條件就是要麼隊列不為空，要麼是newTasksMayBeScheduled狀态設定為false才會跳出，而wait就是在等待其他地方對queue發生notify操作，從上面的代碼中可以發現，當發生add、cancel以及在threadReaper調用finalize方法的時候會被調用，第三個我們基本可以不考慮其實發生add的時候也就是當隊列還是空的時候，發生add使得隊列不為空就跳出循環，而cancel是設定了狀态，否則不會進入這個循環，那麼看下面的代碼<code>if (queue.isEmpty()) break;</code>

當跳出上面的循環後，如果是設定了newTasksMayBeScheduled狀态為false跳出，也就是調用了cancel，那麼queue就是空的，此時就直接跳出外部的死循環，是以cancel就是這樣實作的，如果下面的任務還在跑還沒運作到這裡來，cancel是不起作用的。

　　接下來是擷取一個目前系統時間和上次預計的執行時間，如果預計執行的時間小于目前系統時間，那麼就需要執行，此時判定時間片是否為0，如果為0，則調用removeMin方法将其移除，否則将task通過rescheduleMin設定最新時間并排序：

這裡可以看到，period為負數的時候，就會被認為是按照按照目前系統時間+一個時間片來計算下一次時間，就是前面說的schedule和scheduleAtFixedRate的差別了，其實内部是通過正負數來判定的，也許java是不想增加參數，而又想增加程式的可讀性，才這樣做，其實通過正負判定是有些詭異的，也就是你如果在schedule方法傳入負數達到的功能和scheduleAtFixedRate的功能是一樣的，相反在scheduleAtFixedRate方法中傳入負數功能和schedule方法是一樣的。

　　同時你可以看到period為0，就是隻執行一次，是以時間片正負0都用上了，呵呵，然後再看看mainLoop接下來的部分：

　這裡是如果任務執行時間還未到，就等待一段時間，當然這個等待很可能會被其他的線程操作add和cancel的時候被喚醒，因為内部有notify方法，是以這個時間并不是完全準确，在這裡大多數<code>這裡寫代碼片</code>情況下是考慮Timer内部的task資訊是穩定的，cancel方法喚醒的話是另一回事。

如果線程需要執行，那麼調用它的run方法，而并非啟動一個新的線程或從線程池中擷取一個線程來執行，是以TimerTask的run方法并不是多線程的run方法，雖然實作了Runnable，但是僅僅是為了表示它是可執行的，并不代表它必須通過線程的方式來執行的。

　Timer和TimerTask的簡單組合是多線程的嘛？不是，一個Timer内部包裝了“一個Thread”和“一個Task”隊列，這個隊列按照一定的方式将任務排隊處理，包含的線程在Timer的構造方法調用時被啟動，這個Thread的run方法無限循環這個Task隊列，若隊列為空且沒發生cancel操作，此時會一直等待，如果等待完成後，隊列還是為空，則認為發生了cancel進而跳出死循環，結束任務；循環中如果發現任務需要執行的時間小于系統時間，則需要執行，那麼根據任務的時間片從新計算下次執行時間，若時間片為0代表隻執行一次，則直接移除隊列即可。

　　但是是否能實作多線程呢？可以，任何東西是否是多線程完全看個人意願，多個Timer自然就是多線程的，每個Timer都有自己的線程處理邏輯，當然Timer從這裡來看并不是很适合很多任務在短時間内的快速排程，至少不是很适合同一個timer上挂很多任務，在多線程的領域中我們更多是使用多線程中的：但是是否能實作多線程呢？可以，任何東西是否是多線程完全看個人意願，多個Timer自然就是多線程的，每個Timer都有自己的線程處理邏輯，當然Timer從這裡來看并不是很适合很多任務在短時間内的快速排程，至少不是很适合同一個timer上挂很多任務，在多線程的領域中我們更多是使用多線程中的：<code>Executors.newScheduledThreadPool</code>

　　 來完成對排程隊列中的線程池的處理，内部通過new ScheduledThreadPoolExecutor來建立線程池的Executor的建立，當然也可以調用

方法來建立一個DelegatedScheduledExecutorService其實這個類就是包裝了下下scheduleExecutor，也就是這隻是一個殼，英文了解就是被委派的意思，被托管的意思。