【JavaEE初阶】 定时器详解与实现
文章目录
- 定时器是什么
- Java标准库中的定时器
- 模拟实现定时器
-
- 定时器的构成
- 第一步：MyStack类的建立
- 第二步：创建MyTimer类
- 第三步：解决相关问题
- 完整代码实现与测试
- ⭕总结
定时器是什么
定时器也是软件开发中的一个重要组件. 类似于一个 “闹钟”. 达到一个设定的时间之后, 就执行某个指定好的代码
定时器是一种实际开发中非常常用的组件.
比如网络通信中, 如果对方 500ms 内没有返回数据, 则断开连接尝试重连.
比如一个 Map, 希望里面的某个 key 在 3s 之后过期(自动删除).
类似于这样的场景就需要用到定时器.
Java标准库中的定时器
-
标准库中提供了一个 Timer 类. Timer 类的核心方法为 schedule .
-
schedule 包含两个参数.
-
第一个参数指定即将要执行的任务代码,
-
第二个参数指定多长时间之后执行 (单位为毫秒)
代码示例：
下面程序分别有一个定时器，设置了三个不同的时间
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
System.out.println("程序启动!");
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定时器3");
}
},3000);
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定时器2");
}
},2000);
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定时器1");
}
},1000);
}
}
运行结果如下：
结果如我们所示，按照时间顺序进行打印
模拟实现定时器
首先我们先来看一下定时器的构成
定时器的构成
- 一个带优先级的阻塞队列
- 为啥要带优先级呢?
因为阻塞队列中的任务都有各自的执行时刻 (delay). 最先执行的任务一定是 delay 最小的. 使用带优先级的队列就可以高效的把这个 delay 最小的任务找出来.
-
队列中的每个元素是一个 MyTask 对象.
-
MyTask 中带有一个时间属性, 队首元素就是即将要执行的任务
-
同时有一个线程一直扫描队首元素, 看队首元素是否需要执行
第一步：MyStack类的建立
包含两个属性
-
包含一个 Runnable 对象
-
一个 time(毫秒时间戳)
由于我们的MyTask类需要放入一个带优先级的阻塞队列中，所以我们需要MyTack可以比较，这里博主选择重写 Comparable 接口里的compareTo方法
代码实现如下：
public class MyTask implements Comparable<MyTask> {
private Runnable runnable;
private long time;
public MyTask() {
System.out.println(1);
}
public void tad() {
System.out.println(2);
}
public MyTask(Runnable runnable, long time) {
this.runnable = runnable;
this.time = time;
}
public long gettime(MyTask) {
return this.time;
}
//执行任务
public void run() {
runnable.run();
}
@Override
public int compareTo(MyTask o) {
return (int)(this.time - o.time);
}
}
第二步：创建MyTimer类
该类需要有一个带有优先级的阻塞队列
还需要有一个可schedule 方法用于我们来插入我们我们需要执行的任务
public class MyTimer {
// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.
private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
// 指定两个参数
// 第一个参数是 任务 内容
// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000
public void schedule(Runnable runnable, long after) {
// 注意这里的时间上的换算
MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
queue.put(task);
}
}
-
由于我们输入的都是一个时间大小，所以我们需要进行处理一下，
-
这里的System.currentTimeMillis()是获取当时的时间戳
-
再加上所需要的时间大小即达到我们效果
其次还需要一个线程循环扫描
-
该扫描我们需要做的是
-
取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.
-
如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.
-
如果时间到了, 就把任务进行执行.
private Thread t = null;
public MyTimer() {
t = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.
// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.
// 如果时间到了, 就把任务进行执行.
MyTask myTask = queue.take();
long curTime = System.currentTimeMillis();
if (curTime < myTask.getTime()) {
// 还没到点, 先不必执行
// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行
//塞回去
queue.put(myTask);
} else {
// 时间到了!! 执行任务!!
myTask.run();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
//启动线程
t.start();
}
第三步：解决相关问题
- 问题一：while (true) 转的太快了, 造成了无意义的 CPU 浪费.
比如第一个任务设定的是 1 min 之后执行某个逻辑. 但是这里的 while (true) 会导致每秒钟访问队首元素几万次.
解决办法：引入一个locker对象, 借助该对象的 wait / notify 来解决 while (true) 的忙等问题.
我们在循环扫描里：引入 wait, 等待一定的时间.并修改 MyTimer 的 schedule 方法, 每次有新任务到来的时候唤醒一下循环扫描线程. (因为新插入的任务可能是需要马上执行的)
- 问题二：原子性问题
由于我们的出队列操作和判断语句不具有原子性
问题情况如下：
出队列操作拿到任务后，还没有进行判断
然后这时候有一个来了一个新任务
但是此时我们该任务还没有wait()操作，而且我们由于添加新元素，notify()操作已执行，这就导致后面的wait操作不会被唤醒，那么新来的任务就在相应时间来没有被执行
解决方法：将出队列操作与判断操作都加上锁
代码实现如下：
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
public class MyTimer {
// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.
private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
// 扫描线程
private Thread t = null;
private Object locker = new Object();
public MyTimer() {
t = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.
// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.
// 如果时间到了, 就把任务进行执行.
synchronized (locker) {
MyTask myTask = queue.take();
long curTime = System.currentTimeMillis();
if (curTime < myTask.getTime()) {
// 还没到点, 先不必执行
// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行
queue.put(myTask);
// 在 put 之后, 进行一个 wait
locker.wait(myTask.getTime() - curTime);
} else {
// 时间到了!! 执行任务!!
myTask.run();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t.start();
}
// 指定两个参数
// 第一个参数是 任务 内容
// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000
public void schedule(Runnable runnable, long after) {
// 注意这里的时间上的换算
MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
queue.put(task);
synchronized (locker) {
locker.notify();
}
}
}
完整代码实现与测试
计时器完整代码：
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
class MyTask implements Comparable<MyTask> {
private Runnable runnable;
private long time;
public MyTask() {
System.out.println(1);
}
public void tad() {
System.out.println(2);
}
public MyTask(Runnable runnable, long time) {
this.runnable = runnable;
this.time = time;
}
public long getTime() {
return this.time;
}
//执行任务
public void run() {
runnable.run();
}
@Override
public int compareTo(MyTask o) {
return (int)(this.time - o.time);
}
}
public class MyTimer {
// 有一个阻塞优先级队列, 来保存任务.
private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
// 扫描线程
private Thread t = null;
private Object locker = new Object();
public MyTimer() {
t = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 取出队首元素, 检查看看队首元素任务是否到时间了.
// 如果时间没到, 就把任务塞回队列里去.
// 如果时间到了, 就把任务进行执行.
synchronized (locker) {
MyTask myTask = queue.take();
long curTime = System.currentTimeMillis();
if (curTime < myTask.getTime()) {
// 还没到点, 先不必执行
// 现在是 13:00, 取出来的任务是 14:00 执行
queue.put(myTask);
// 在 put 之后, 进行一个 wait
locker.wait(myTask.getTime() - curTime);
} else {
// 时间到了!! 执行任务!!
myTask.run();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t.start();
}
// 指定两个参数
// 第一个参数是 任务 内容
// 第二个参数是 任务 在多少毫秒之后执行. 形如 1000
public void schedule(Runnable runnable, long after) {
// 注意这里的时间上的换算
MyTask task = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);
queue.put(task);
synchronized (locker) {
locker.notify();
}
}
}
测试代码如下
public class TestDemo2 {
public static void main(String[] args) {
MyTimer myTimer = new MyTimer();
System.out.println("程序启动");
myTimer.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("计时器3");
}
},3000);
myTimer.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("计时器2");
}
},2000);
myTimer.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("计时器1");
}
},1000);
}
}
测试结果如下：
⭕总结
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