Java并发39:Executor系列--ScheduleExecutorService接口学习笔记

[超级链接：Java并发学习系列-绪论]

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本章主要学习ScheduleExecutorService接口。

1.ScheduleExecutorService接口概述

@since 1.5

ScheduledExecutorService继承自ExecutorService，它可以在给定延时之后调度任务，也可以以指定的周期调度任务。

schedule()方法可以创建含有延时(delays)变量的任务，然后返回一个可以用于取消或检查运行状态的Future对象。

scheduleAtFixedRate()方法和scheduleWithFixedDelay()方法可以创建并运行定期运行的任务。

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通过Executor#execute(Runnable)方法和ExecutorService.submit()方法提交的命令会作为零延时(delay=0)的任务被调度。

在调用schedule()方法时，如果传递0或者负值的延时参数，这些任务将被当做立刻执行的任务。

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所有的schedule()方法都接收相对延时和周期作为参数，但是并不接受绝对时间或者绝对日期。

将java.util.Date表示的绝对日期转换成一个绝对日期是一件很简单的事情。

例如，计划在将来的某个时刻执行任务，你可以这么做：

schedule(task, date.getTime() - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);

但是需要注意，由于时间同步协议、时钟漂移或其他因素，相对延时的到期时间未必与预期的Date时间一致。

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Executors工具类提供了方便的工厂方法用于实现ScheduledExecutorService。

示例

下面这个类的beepForAnHour方法启动了一个ScheduledExecutorService服务，这个服务每个小时内有10秒发出哔哔哔的声音。

import static java.util.concurrent.TimeUnit.*;
class BeeperControl {
    private final ScheduledExecutorService scheduler =
            Executors.newScheduledThreadPool(1);

    public void beepForAnHour() {
        final Runnable beeper = new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("beep");
            }
        };
        final ScheduledFuture beeperHandle =
                scheduler.scheduleAtFixedRate(beeper, 10, 10, SECONDS);
        scheduler.schedule(new Runnable() {
            public void run() {
                beeperHandle.cancel(true);
            }
        }, 60 * 60, SECONDS);
    }
}

2.Executor、ExecutorService与ScheduleExecutorService

下面对Executor、ExecutorService和ScheduleExecutorService三个接口的特性进行简单的说明：

• Executor
  
  • 执行Runnable接口：execute
• ExecutorService
  
  • 执行Runnable接口：execute
  • 手动关闭：shutdown、shutdownNow
  • 执行Future和Callable接口：submit、invokeAll、invokeAny
• ScheduleExecutorService
  
  • 执行Runnable接口：execute
  • 手动关闭：shutdown、shutdownNow
  • 执行Future和Callable接口：submit、invokeAll、invokeAny
  • 延时调度、周期调度：schedule、scheduleWithFixedDelay、scheduleAtFixedRate

3.ScheduleExecutorService方法说明

ScheduleExecutorService的延时调度、周期调度相关方法如下：

1.schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit)

• 在一定延时(delay)之后，运行Runnable任务。
• 此任务只运行一次。

2.schedule(Callable callable,long delay, TimeUnit unit)

• 在一定延时(delay)之后，运行Callable任务。
• 此任务只运行一次。

3.scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay,TimeUnit unit)

• 在一定延时(initialDelay)之后，开始周期性的运行Runnable任务。
• 周期性：上一次任务执行完成之后，等待一段时间(delay)，然后开始下一次任务。

4.scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit)

• 在一定延时(initialDelay)之后，开始周期性的运行Runnable任务。
• 周期性：每过一段时间(period)，就开始运行一次Runnable任务。
• 如果任务的执行时间大于等待周期(period)：
  
  • 上一次任务执行完成之后，立即开始下一次任务。
  • 也就是说：每过一段时间(任务执行时间)，就开始运行一次Runnable任务。

4.实例练习

练习目的：掌握延时调度任务和周期调度任务的方法的用法。

练习内容：

• 分别实现以下调度任务：
• 方式1：通过schedule方法实现：2秒之后打印系统时间。
• 方式2：通过scheduleWithFixedDelay方法实现：5秒之后开始周期性的打印系统时间，连续两次打印间隔为3秒(delay)，每次打印耗时2秒。
• 方式3：通过scheduleAtFixedRate方法实现：5秒之后开始周期性的打印系统时间，每3秒(period)打印一次，每次打印耗时2秒。
• 方式3：通过scheduleAtFixedRate方法实现：5秒之后开始周期性的打印系统时间，每2秒(period)打印一次，每次打印耗时3秒。

实例代码：

/**
 * 
ScheduleExecutorService
 *
 * @author hanchao 2018/4/5 12:50
 **/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    /*
    Executor                    执行Runnable接口
    ExecutorService             执行Runnable接口、手动关闭、执行Future和Callable接口(单个、任一、批量)
    ScheduleExecutorService     执行Runnable接口、手动关闭、执行Future和Callable接口(单个、任一、批量)、
                                延时执行Runnable接口和Callable接口、周期执行Runnable接口（2种方式）
     */

    ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    /*
    0   schedule                延时执行Runnable和延时执行Callable   执行一次
    1   scheduleWithFixedDelay  周期性的延时执行Runnable接口      上一次任务结束和下一次任务开始之间的时间间隔是固定的=delay
    2   scheduleAtFixedRate     周期性的等速率执行Runnable接口     上一次任务开始和下一次任务开始之间的时间间隔是固定的=period
    3   scheduleAtFixedRate     周期性的等速率执行Runnable接口     如果任务执行时间大于period，则上一次任务结束之后，立即开始下一次任务;即period=任务执行时间
     */
    int type = 0;
    switch (type) {
        case 0:
            //延时执行Runnable接口
            LOGGER.info("延时执行Runnable接口 : " + System.currentTimeMillis());
            scheduledExecutorService.schedule(() -> {
                LOGGER.info("2秒之后 : " + System.currentTimeMillis());
            }, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

            Thread.sleep(2500);
            //延时执行Callable接口
            System.out.println();
            LOGGER.info("延时执行Callable接口 : " + System.currentTimeMillis());
            ScheduledFuture scheduledFuture = scheduledExecutorService.schedule(() -> {
                return System.currentTimeMillis();
            }, 2, TimeUnit.SECONDS);
            LOGGER.info("2秒之后 ：" + scheduledFuture.get());

            //等待多长时间
            Thread.sleep(1000);
            break;
        case 1:
            //周期性的延时执行
            //初始延时
            long initDelay = 5000;
            //延时
            long delay = 3000;
            LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 ： " + System.currentTimeMillis());
            //周期性的延时执行
            scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(() -> {
                int number = RandomUtils.nextInt(1000, 3000);
                LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]开始运行 ： " + System.currentTimeMillis());
                //模拟运行
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]结束运行 ： " + System.currentTimeMillis());
            }, initDelay, delay, TimeUnit.MILLISECONDS);

            //等待多长时间
            Thread.sleep(20000);
            break;
        case 2:
            //初始延时
            long initDelay1 = 5000;
            //执行周期
            long period = 3000;
            LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 ： " + System.currentTimeMillis());
            //周期性的执行
            scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
                int number = RandomUtils.nextInt(1000, 3000);
                LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]开始运行 ： " + System.currentTimeMillis());
                //模拟运行
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
//                    LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]结束运行 ： " + System.currentTimeMillis());
            }, initDelay1, period, TimeUnit.MILLISECONDS);

            //等待多长时间
            Thread.sleep(20000);
            break;
        case 3:
            //初始延时
            long initDelay2 = 5000;
            //执行周期
            long period1 = 2000;
            LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 ： " + System.currentTimeMillis());
            //周期性的执行
            scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
                int number = RandomUtils.nextInt(1000, 3000);
                LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]开始运行 ： " + System.currentTimeMillis());
                //模拟运行
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                LOGGER.info("周期性的延时执行Runnable接口 [" + number + "]结束运行 ： " + System.currentTimeMillis());
            }, initDelay2, period1, TimeUnit.MILLISECONDS);

            //等待多长时间
            Thread.sleep(20000);
            break;
        default:
            break;
    }
    //如果没关闭，则关闭
    if (!scheduledExecutorService.isShutdown()) {
        scheduledExecutorService.shutdown();
    }
}

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type=0时，调用schedule，执行结果：

2018-04-06 16:26:18 INFO - 延时执行Runnable接口 : 1523003178598
2018-04-06 16:26:20 INFO - 2秒之后 : 1523003180644

2018-04-06 16:26:21 INFO - 延时执行Callable接口 : 1523003181144
2018-04-06 16:26:23 INFO - 2秒之后 ：1523003183146

无论是Runnable还是Callable任务，都只是执行了一次。

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type=1时，调用scheduleWithFixedDelay，执行结果：

2018-04-06 16:30:24 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 ： 1523003424210
2018-04-06 16:30:29 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [1513]开始运行 ： 1523003429281
2018-04-06 16:30:31 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [1513]结束运行 ： 1523003431281
2018-04-06 16:30:34 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2579]开始运行 ： 1523003434282
2018-04-06 16:30:36 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2579]结束运行 ： 1523003436282
2018-04-06 16:30:39 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2347]开始运行 ： 1523003439283
2018-04-06 16:30:41 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2347]结束运行 ： 1523003441284

上一次任务结束 与 下一次任务开始 的间隔 = delay = 3秒

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type=2时，调用scheduleAtFixedRate，执行结果：

2018-04-06 16:33:48 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 ： 1523003628760
2018-04-06 16:33:53 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2601]开始运行 ： 1523003633808
2018-04-06 16:33:56 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2189]开始运行 ： 1523003636804
2018-04-06 16:33:59 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2071]开始运行 ： 1523003639804
2018-04-06 16:34:02 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2399]开始运行 ： 1523003642803
2018-04-06 16:34:05 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [1743]开始运行 ： 1523003645803
2018-04-06 16:34:08 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2351]开始运行 ： 1523003648804

上一次任务开始 与 下一次任务开始 的间隔 = delay = 3秒

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type=3时，调用scheduleAtFixedRate，执行结果：

2018-04-06 16:35:04 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 ： 1523003704193
2018-04-06 16:35:09 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [1614]开始运行 ： 1523003709250
2018-04-06 16:35:12 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [1614]结束运行 ： 1523003712250
2018-04-06 16:35:12 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2846]开始运行 ： 1523003712250
2018-04-06 16:35:15 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2846]结束运行 ： 1523003715251
2018-04-06 16:35:15 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2760]开始运行 ： 1523003715252
2018-04-06 16:35:18 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2760]结束运行 ： 1523003718253
2018-04-06 16:35:18 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2262]开始运行 ： 1523003718253
2018-04-06 16:35:21 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2262]结束运行 ： 1523003721255
2018-04-06 16:35:21 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2565]开始运行 ： 1523003721255
2018-04-06 16:35:24 INFO - 周期性的延时执行Runnable接口 [2565]结束运行 ： 1523003724256

因为任务的执行时间(3秒)大于开始任务的周期period(2秒)，所以：

• 上一次任务开始 与 下一次任务开始 的间隔时间 = 任务执行时间
• 上一次任务结束 与 下一次任务开始 的间隔 0 秒

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