Java簡(jiǎn)單實(shí)現定時(shí)器

本文實(shí)例為大家分享了Java簡(jiǎn)單實(shí)現定時(shí)器的具體代碼，供大家參考，具體內容如下

一、定時(shí)器

定時(shí)器相當于一個(gè)任務(wù)管理器。有些任務(wù)可能現在執行， 有些任務(wù)可能過(guò)1個(gè)小時(shí)，甚至很久才會(huì )執行。定時(shí)器就是對這些任務(wù)進(jìn)行管理監視， 如果一個(gè)任務(wù)執行時(shí)間到了，定時(shí)器就會(huì )將這個(gè)任務(wù)執行。 保證所有的任務(wù)都會(huì )在合適的時(shí)間執行。

二、定時(shí)器的實(shí)現

對于定時(shí)器的實(shí)現，我們可以劃分為3個(gè)部分。

1、 使用一個(gè)Task類(lèi)描述每一個(gè)任務(wù)（里面包含任務(wù)的執行方法， 定時(shí)時(shí)間）。
2、 使用優(yōu)先級隊列管理這些任務(wù)類(lèi)。

2.1 我們都知道優(yōu)先級隊列底層實(shí)現是堆（以小根堆為例）, 堆頂的元素是所有的元素的最小值。 我們以任務(wù)的定時(shí)時(shí)間為比較原則構建， 這樣就可以保證堆頂元素的任務(wù)執行時(shí)間是最短的（這樣的實(shí)現，我們需要在Task類(lèi)內部定義比較規則-即重寫(xiě)Comparable接口的CompareTo方法）。

2.2 當一個(gè)任務(wù)執行完畢， 就會(huì )從優(yōu)先級隊列取出poll掉， 然后內部重新組織保證新的堆頂元素是定時(shí)時(shí)間最短的。

2.3 如果說(shuō)堆頂的任務(wù)定時(shí)時(shí)間還沒(méi)有到達（當然后續的任務(wù)定時(shí)時(shí)間肯定會(huì )更長(cháng)，不會(huì )被執行）

3、使用一個(gè)線(xiàn)程循環(huán)掃描優(yōu)先級隊列， 相當于一個(gè)監控線(xiàn)程，循環(huán)判斷堆頂任務(wù)是否滿(mǎn)足執行時(shí)間。

三、定時(shí)器的組成

1、制定任務(wù)類(lèi)Task

Task類(lèi)包含任務(wù)的 執行方法 和 定時(shí)時(shí)間。

1.1 執行方法我采用封裝Runnable中run方法實(shí)現， 這樣做是為了后續添加任務(wù)時(shí)方便寫(xiě)執行邏輯。
1.2 定時(shí)時(shí)間就是long類(lèi)型的變量
1.3 制定比較規則， 后續優(yōu)先級隊列中存放的是Task對象（而在內部構建時(shí)，需要比較兩個(gè)Task對象的），對于對象的比較， 我們以對象的定時(shí)時(shí)間為規則， 制定小根堆。

static class Task implements Comparable<Task>{
        //Runnable類(lèi)中有一個(gè)run方法， 通過(guò)這個(gè)方法實(shí)現任務(wù)的執行
        private Runnable command;
        //time表示執行的時(shí)間
        private long time;

        //構造方法
        public Task(Runnable command, long time) {
            this.command = command;
            this.time = System.currentTimeMillis() + time;  //將時(shí)間轉化為絕對時(shí)間
        }

        //執行任務(wù)的邏輯
        public void run() {
            command.run();
        }

        //定義比較方法 - 方便后續的優(yōu)先級隊列構建

        @Override
        public int compareTo(Task o) {
            return (int)(this.time - o.time);
        }
    }

2、監管線(xiàn)程&定時(shí)器對象Timer

監管線(xiàn)程Worker中包含優(yōu)先級隊列（小根堆）queue 和 循環(huán)監管的流程。

Timer對象封裝了監管線(xiàn)程Woker 和 任務(wù)的添加方法schedule()

關(guān)于監管線(xiàn)程的優(yōu)化

2.1 循環(huán)監控存在一個(gè)弊端，那就是一直循環(huán)判斷， 占用CPU資源。
（假如堆首任務(wù)的執行是1小時(shí)后， 再次期間監管線(xiàn)程會(huì )跑1小時(shí)循環(huán)判斷。） 

解決方法： 可以通過(guò)線(xiàn)程阻塞和喚醒來(lái)解決。在下面代碼有詳細注釋和實(shí)現。

2.1.1 如果任務(wù)1小時(shí)后執行， 我們讓監管線(xiàn)程wait(1小時(shí))， 但在此期間如果有新的任務(wù)添加進(jìn)來(lái)（可能新的任務(wù)需要等30分鐘就可以執行，堆首元素發(fā)生變化） ，這時(shí)需要喚醒監管線(xiàn)程來(lái)重新判斷。（由于wait和notify方法不在用一個(gè)類(lèi)中實(shí)現， 我們通過(guò)一個(gè)Object(mailBox)來(lái)阻塞、喚醒）

//檢測線(xiàn)程， 繼承Thread類(lèi)，重寫(xiě)內部run方法，屬于線(xiàn)程的創(chuàng  )建方法之一。
    static class Worker extends Thread {
     //優(yōu)先級隊列 - JUC包里面
        private PriorityBlockingQueue<Task> queue = null;
        //為了對監管線(xiàn)程進(jìn)行阻塞和喚醒，采用同一對象
        private Object mailBox = null;
  
  //構造函數
        public Worker(PriorityBlockingQueue<Task> queue, Object mailBox) {
            this.queue = queue;
            this.mailBox = mailBox;
        }

        @Override
        public void run() {
            //實(shí)現具體的執行邏輯
            while(true) {
                try {
                    //1、取優(yōu)先級隊列的隊首元素
                    Task task = queue.peek();
                    //2、比較隊首的元素的時(shí)間是否大于當前時(shí)間
                    if(task == null) {
                        continue;
                    }
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    if(task.time > curTime) {
                        //時(shí)間還沒(méi)有到， 由于取出了任務(wù)， 需要重新放置回去
                        //優(yōu)化1： 空循環(huán)等待 - wait(time) 讓線(xiàn)程休眠time時(shí)間，然后在執行
                        //       如果在等待期間有新的任務(wù)添加， 這個(gè)時(shí)候我們喚醒線(xiàn)程， 繼續判斷（因為存在新的時(shí)間過(guò)短需要立即執行）
                        //       這個(gè)只需要添加一個(gè)新任務(wù)時(shí)， 喚醒即可
                        //優(yōu)化2： 訪(fǎng)問(wèn)隊首元素而不是取出， 防止無(wú)所謂的刪除、插入。（維護優(yōu)先級隊列是有消耗的）
                        long gapTime = task.time - curTime;
                        synchronized (mailBox) {
                            mailBox.wait(gapTime);
                        }
                    }
                    else {
                        //直接執行
                        //如果執行到了， 則會(huì )刪除頭部元素， 調用任務(wù)的執行過(guò)程。
                        task = queue.take();
                        task.run();
                    }
                }
                catch(InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    break;
                }
            }
        }
    }

    //定時(shí)器簡(jiǎn)單實(shí)現
    static class Timer {
        //定時(shí)器的實(shí)現步驟
        //1、用一個(gè)類(lèi)描述任務(wù)
        //2、用優(yōu)先級隊列管理這些任務(wù)， 比較方法通過(guò)任務(wù)的制定時(shí)間，每次取隊首元素
        //   隊首元素是執行時(shí)間最近的
        private PriorityBlockingQueue<Task> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
        //3、用一個(gè)線(xiàn)程來(lái)循環(huán)掃描當前的阻塞隊列，判斷隊首的執行時(shí)間， 如果執行時(shí)間到了，那就執行。

        //4、創(chuàng  )建一個(gè)Object對象，用于設置線(xiàn)程阻塞使用的， 存在線(xiàn)程阻塞， 添加任務(wù)時(shí)喚醒的操作
        private Object mailBox = new Object();

        //構造函數
        public Timer() {
            //創(chuàng  )建線(xiàn)程
            Worker worker = new Worker(queue, mailBox);
            worker.start();
        }


        //4、提供一個(gè)方法， 讓調用者能夠把任務(wù)安排起來(lái)
        public void schedule(Runnable command, long time) {
            Task task = new Task(command, time);
            queue.put(task);
            synchronized (mailBox) {
                mailBox.notify();
            }
        }
    }

3、測試代碼

其中添加了4個(gè)任務(wù)， 分別是2s、5s、7s、10s后執行。

public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢(mèng)武一號任務(wù)執行， 執行代號:閃電；  定時(shí)時(shí)間:2s");
            }
        }, 2000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢(mèng)武二號任務(wù)執行， 執行代號:暴風(fēng)；  定時(shí)時(shí)間:5s");
            }
        }, 5000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢(mèng)武三號任務(wù)執行， 執行代號:狂風(fēng)；  定時(shí)時(shí)間:7s");
            }
        }, 7000);

        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("郝夢(mèng)武三號任務(wù)執行， 執行代號:地震；  定時(shí)時(shí)間:10s");
            }
        }, 10000);
    }

4、測試結果

以上就是本文的全部?jì)热?，希望對大家的學(xué)習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。