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详解java定时任务

JavaSon712
 JavaSon712
发布于 2017/05/25 23:35
字数 2688
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在我们编程过程中如果需要执行一些简单的定时任务,无须做复杂的控制,我们可以考虑使用JDK中的Timer定时任务来实现。下面LZ就其原理、实例以及Timer缺陷三个方面来解析java Timer定时器。

一、简介

在java中一个完整定时任务需要由Timer、TimerTask两个类来配合完成。 API中是这样定义他们的,Timer:一种工具,线程用其安排以后在后台线程中执行的任务。可安排任务执行一次,或者定期重复执行。由TimerTask:Timer 安排为一次执行或重复执行的任务。``` 我们可以这样理解Timer是一种定时器工具,用来在一个后台线程计划执行指定任务,而TimerTask一个抽象类,它的子类代表一个可以被Timer计划的任务。

Timer类

在工具类Timer中,提供了四个构造方法,每个构造方法都启动了计时器线程,同时Timer类可以保证多个线程可以共享单个Timer对象而无需进行外部同步,所以Timer类是线程安全的。但是由于每一个Timer对象对应的是单个后台线程,用于顺序执行所有的计时器任务,一般情况下我们的线程任务执行所消耗的时间应该非常短,但是由于特殊情况导致某个定时器任务执行的时间太长,那么他就会“独占”计时器的任务执行线程,其后的所有线程都必须等待它执行完,这就会延迟后续任务的执行,使这些任务堆积在一起,具体情况我们后面分析。

当程序初始化完成Timer后,定时任务就会按照我们设定的时间去执行,Timer提供了schedule方法,该方法有多中重载方式来适应不同的情况,如下:

schedule(TimerTask task, Date time):安排在指定的时间执行指定的任务。

schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) :安排指定的任务在指定的时间开始进行重复的固定延迟执行。

schedule(TimerTask task, long delay) :安排在指定延迟后执行指定的任务。

schedule(TimerTask task, long delay, long period) :安排指定的任务从指定的延迟后开始进行重复的固定延迟执行。

同时也重载了scheduleAtFixedRate方法,scheduleAtFixedRate方法与schedule相同,只不过他们的侧重点不同,区别后面分析。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period):安排指定的任务在指定的时间开始进行重复的固定速率执行。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period):安排指定的任务在指定的延迟后开始进行重复的固定速率执行。

TimerTask

TimerTask类是一个抽象类,由Timer 安排为一次执行或重复执行的任务。它有一个抽象方法run()方法,该方法用于执行相应计时器任务要执行的操作。因此每一个具体的任务类都必须继承TimerTask,然后重写run()方法。

另外它还有两个非抽象的方法:

boolean cancel():取消此计时器任务。

long scheduledExecutionTime():返回此任务最近实际执行的安排执行时间

二、实例

2.1 指定延迟时间执行定时任务

package json712.study_timer;

import java.util.TimerTask;

public class TimerTaskTest01 extends TimerTask {
	public void run() {
		System.out.println("Time's up!!!!");
	}
}
package json712.study_timer;

import java.util.Timer;

public class TimerTest01 {
	Timer timer;

	public TimerTest01(int time) {
		timer = new Timer();
		timer.schedule(new TimerTaskTest01(), time * 1000);
	}

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("timer begin....");
		new TimerTest01(3);
	}
}

运行结果:

首先打印:timer begin....3秒后打印:Time's up!!!!

2.2、在指定时间执行定时任务

package json712.study_timer;

import java.util.TimerTask;

public class TimerTaskTest02 extends TimerTask {
	[@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
	public void run() {
		System.out.println("指定时间执行线程任务...");
	}
}

package json712.study_timer;

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;

public class TimerTest02 {
	Timer timer;

	public TimerTest02() {
		Date time = getTime();
		System.out.println("指定时间time=" + time);
		timer = new Timer();
		timer.schedule(new TimerTaskTest02(), time);
	}

	public Date getTime() {
		Calendar calendar = Calendar.getInstance();
		calendar.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 23);
		calendar.set(Calendar.MINUTE, 19);
		calendar.set(Calendar.SECOND, 00);
		Date time = calendar.getTime();
		return time;
	}

	public static void main(String[] args) {
		new TimerTest02();
	}
}

运行结果:

指定时间time=Thu May 25 23:19:00 CST 2017
指定时间执行线程任务...

2.3、在延迟指定时间后以指定的间隔时间循环执行定时任务

package json712.study_timer;

import java.util.Date;
import java.util.TimerTask;

public class TimerTaskTest03 extends TimerTask {
	[@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
	public void run() {
		Date date = new Date(this.scheduledExecutionTime());
		System.out.println("本次执行该线程的时间为:" + date);
	}
}
package json712.study_timer;

import java.util.Timer;

public class TimerTest03 {
	Timer timer;

	public TimerTest03() {
		timer = new Timer();
		timer.schedule(new TimerTaskTest03(), 1000, 2000);
	}

	public static void main(String[] args) {
		new TimerTest03();
	}
}

运行结果:

本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:35 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:37 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:39 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:41 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:43 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:45 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:47 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:49 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:51 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:53 CST 2017
本次执行该线程的时间为:Thu May 25 23:24:55 CST 2017

2.4、分析schedule和scheduleAtFixedRate

1、schedule(TimerTask task, Date time)、schedule(TimerTask task, long delay)

对于这两个方法而言,如果指定的计划执行时间scheduledExecutionTime<= systemCurrentTime,则task会被立即执行。scheduledExecutionTime不会因为某一个task的过度执行而改变。

2、schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)、schedule(TimerTask task, long delay, long period)

这两个方法与上面两个就有点儿不同的,前面提过Timer的计时器任务会因为前一个任务执行时间较长而延时。在这两个方法中,每一次执行的task的计划时间会随着前一个task的实际时间而发生改变,也就是scheduledExecutionTime(n+1)=realExecutionTime(n)+periodTime。也就是说如果第n个task由于某种情况导致这次的执行时间过长,最后导致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1),这是第n+1个task并不会因为到时了而执行,他会等待第n个task执行完之后再执行,那么这样势必会导致n+2个的执行实现scheduledExecutionTime放生改变即scheduledExecutionTime(n+2) = realExecutionTime(n+1)+periodTime。所以这两个方法更加注重保存间隔时间的稳定。

3、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

在前面也提过scheduleAtFixedRate与schedule方法的侧重点不同,schedule方法侧重保存间隔时间的稳定,而scheduleAtFixedRate方法更加侧重于保持执行频率的稳定。为什么这么说,原因如下。在schedule方法中会因为前一个任务的延迟而导致其后面的定时任务延时,而scheduleAtFixedRate方法则不会,如果第n个task执行时间过长导致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1),则不会做任何等待他会立即执行第n+1个task,所以scheduleAtFixedRate方法执行时间的计算方法不同于schedule,而是scheduledExecutionTime(n)=firstExecuteTime +n*periodTime,该计算方法永远保持不变。所以scheduleAtFixedRate更加侧重于保持执行频率的稳定

三、Timer的缺陷

3.1、Timer的缺陷

Timer计时器可以定时(指定时间执行任务)、延迟(延迟5秒执行任务)、周期性地执行任务(每隔个1秒执行任务),但是,Timer存在一些缺陷。首先Timer对调度的支持是基于绝对时间的,而不是相对时间,所以它对系统时间的改变非常敏感。其次Timer线程是不会捕获异常的,如果TimerTask抛出的了未检查异常则会导致Timer线程终止,同时Timer也不会重新恢复线程的执行,他会错误的认为整个Timer线程都会取消。同时,已经被安排单尚未执行的TimerTask也不会再执行了,新的任务也不能被调度。故如果TimerTask抛出未检查的异常,Timer将会产生无法预料的行为。

1、Timer管理时间延迟缺陷

前面Timer在执行定时任务时只会创建一个线程任务,如果存在多个线程,若其中某个线程因为某种原因而导致线程任务执行时间过长,超过了两个任务的间隔时间,会发生一些缺陷:

package json712.study_timer;

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

public class TimerTest04 {
	private Timer timer;
	public long start;

	public TimerTest04() {
		this.timer = new Timer();
		start = System.currentTimeMillis();
	}

	public void timerOne() {
		timer.schedule(new TimerTask() {
			public void run() {
				System.out.println("timerOne invoked ,the time:"
						+ (System.currentTimeMillis() - start));
				try {
					Thread.sleep(4000); // 线程休眠3000
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, 1000);
	}

	public void timerTwo() {
		timer.schedule(new TimerTask() {
			public void run() {
				System.out.println("timerTwo invoked ,the time:"
						+ (System.currentTimeMillis() - start));
			}
		}, 3000);
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		TimerTest04 test = new TimerTest04();
		test.timerOne();
		test.timerTwo();
	}
}

按照我们正常思路,timerTwo应该是在3s后执行,其结果应该是:

timerOne invoked ,the time:1001timerOne invoked ,the time:3001

但是事与愿违,timerOne由于sleep(4000),休眠了4S,同时Timer内部是一个线程,导致timeOne所需的时间超过了间隔时间,结果:

timerOne invoked ,the time:1000timerOne invoked ,the time:5000

2、Timer抛出异常缺陷 如果TimerTask抛出RuntimeException,Timer会终止所有任务的运行。如下:

package json712.study_timer;

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

public class TimerTest05 {
	private Timer timer;

	public TimerTest05() {
		this.timer = new Timer();
	}

	public void timerOne() {
		timer.schedule(new TimerTask() {
			public void run() {
				throw new RuntimeException();
			}
		}, 1000);
	}

	public void timerTwo() {
		timer.schedule(new TimerTask() {
			public void run() {
				System.out.println("我会不会执行呢??");
			}
		}, 1000);
	}

	public static void main(String[] args) {
		TimerTest05 test = new TimerTest05();
		test.timerOne();
		test.timerTwo();
	}
}

运行结果:timerOne抛出异常,导致timerTwo任务终止。

Exception in thread "Timer-0" java.lang.RuntimeException    at com.chenssy.timer.TimerTest04$1.run(TimerTest04.java:25)    at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)    at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)

对于Timer的缺陷,我们可以考虑 ScheduledThreadPoolExecutor 来替代。Timer是基于绝对时间的,对系统时间比较敏感,而ScheduledThreadPoolExecutor 则是基于相对时间;Timer是内部是单一线程,而ScheduledThreadPoolExecutor内部是个线程池,所以可以支持多个任务并发执行。

3.2、用ScheduledExecutorService替代Timer

1、解决问题一:

package json712.study_timer;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledExecutorTest {
	private ScheduledExecutorService scheduExec;
	public long start;

	ScheduledExecutorTest() {
		this.scheduExec = Executors.newScheduledThreadPool(2);
		this.start = System.currentTimeMillis();
	}

	public void timerOne() {
		scheduExec.schedule(new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println("timerOne,the time:"
						+ (System.currentTimeMillis() - start));
				try {
					Thread.sleep(4000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
	}

	public void timerTwo() {
		scheduExec.schedule(new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println("timerTwo,the time:"
						+ (System.currentTimeMillis() - start));
			}
		}, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
	}

	public static void main(String[] args) {
		ScheduledExecutorTest test = new ScheduledExecutorTest();
		test.timerOne();
		test.timerTwo();
	}
}

2、解决问题二

package json712.study_timer;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledExecutorTest2 {
	private ScheduledExecutorService scheduExec;
	public long start;

	ScheduledExecutorTest2() {
		this.scheduExec = Executors.newScheduledThreadPool(2);
		this.start = System.currentTimeMillis();
	}

	public void timerOne() {
		scheduExec.schedule(new Runnable() {
			public void run() {
				throw new RuntimeException();
			}
		}, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
	}

	public void timerTwo() {
		scheduExec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
			public void run() {
				System.out.println("timerTwo invoked .....");
			}
		}, 2000, 500, TimeUnit.MILLISECONDS);
	}

	public static void main(String[] args) {
		ScheduledExecutorTest test = new ScheduledExecutorTest();
		test.timerOne();
		test.timerTwo();
	}
}

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