Java——定时任务-平芜编程栈

定时任务

- 1、Timer和TimerTask
- - 1.1、基本用法
  - 1.2、基本示例
  - 1.3、基本原理
  - 1.4、死循环
  - 1.5、异常任务
  - 1.6、总结
- 2、ScheduledExecutorService
- - 2.1、基本用法
  - 2.2、基本示例
  - 2.3、基本原理

在Java中，主要有两种方式实现定时任务：

使用java.util包中的Timer和TimerTask。
使用Java并发包中的ScheduledExecutorService。

1、Timer和TimerTask

1.1、基本用法

TimerTask表示一个定时任务，它是一个抽象类，实现了Runnable，具体的定时任务需要继承该类，实现run方法。Timer是一个具体类，它负责定时任务的调度和执行，主要方法有：

//在指定绝对时间time运行任务taskpublicvoidschedule(TimerTasktask,Datetime)//在当前时间延时delay毫秒后运行任务taskpublicvoidschedule(TimerTasktask,longdelay)//固定延时重复执行，第一次计划执行时间为firstTime，//后一次的计划执行时间为前一次"实际"执行时间加上periodpublicvoidschedule(TimerTasktask,DatefirstTime,longperiod)//同样是固定延时重复执行，第一次执行时间为当前时间加上delaypublicvoidschedule(TimerTasktask,longdelay,longperiod)//固定频率重复执行，第一次计划执行时间为firstTime，//后一次的计划执行时间为前一次"计划"执行时间加上periodpublicvoidscheduleAtFixedRate(TimerTasktask,DatefirstTime,longperiod)//同样是固定频率重复执行，第一次计划执行时间为当前时间加上delaypublicvoidscheduleAtFixedRate(TimerTasktask,longdelay,longperiod)

需要注意固定延时（fixed-delay）与固定频率（fixed-rate）的区别，二者都是重复执行，但后一次任务执行相对的时间是不一样的，对于固定延时，它是基于上次任务的“实际”执行时间来算的，如果由于某种原因，上次任务延时了，则本次任务也会延时，而固定频率会尽量补够运行次数。

另外，需要注意的是，如果第一次计划执行的时间firstTime是一个过去的时间，则任务会立即运行，对于固定延时的任务，下次任务会基于第一次执行时间计算，而对于固定频率的任务，则会从firstTime开始算，有可能加上period后还是一个过去时间，从而连续运行很多次，直到时间超过当前时间。我们通过一些简单的例子具体来看下。

1.2、基本示例

看一个最简单的例子，如代码所示。

publicclassBasicTimer{staticclassDelayTaskextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("delayed task");}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Timertimer=newTimer();timer.schedule(newDelayTask(),1000);Thread.sleep(2000);timer.cancel();}}

创建一个Timer对象，1秒钟后运行DelayTask，最后调用Timer的cancel方法取消所有定时任务。

publicclassTimerFixedDelay{staticclassLongRunningTaskextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){try{Thread.sleep(5000);}catch(InterruptedExceptione){}System.out.println("long running finished");}}staticclassFixedDelayTaskextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println(System.currentTimeMillis());}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Timertimer=newTimer();timer.schedule(newLongRunningTask(),10);timer.schedule(newFixedDelayTask(),100,1000);}}

有两个定时任务，第一个运行一次，但耗时5秒，第二个是重复执行，1秒一次，第一个先运行。运行该程序，会发现，第二个任务只有在第一个任务运行结束后才会开始运行，运行后1秒一次。如果替换上面的代码为固定频率，即变为代码所示。

publicclassTimerFixedRate{staticclassLongRunningTaskextendsTimerTask{//省略，与代码清单18-4一样}staticclassFixedRateTaskextendsTimerTask{//省略，与代码清单18-4一样}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Timertimer=newTimer();timer.schedule(newLongRunningTask(),10);timer.scheduleAtFixedRate(newFixedRateTask(),100,1000);}}

运行该程序，第二个任务同样只有在第一个任务运行结束后才会运行，但它会把之前没有运行的次数补过来，一下子运行5次，输出类似下面这样：

long running finished 1489467662330 1489467662330 1489467662330 1489467662330 1489467662330 1489467662419

1.3、基本原理

Timer内部主要由任务队列和Timer线程两部分组成。任务队列是一个基于堆实现的优先级队列，按照下次执行的时间排优先级。Timer线程负责执行所有的定时任务，需要强调的是，一个Timer对象只有一个Timer线程，所以，对于上面的例子，任务会被延迟。

Timer线程主体是一个循环，从队列中获取任务，如果队列中有任务且计划执行时间小于等于当前时间，就执行它，如果队列中没有任务或第一个任务延时还没到，就睡眠。如果睡眠过程中队列上添加了新任务且新任务是第一个任务，Timer线程会被唤醒，重新进行检查。

在执行任务之前，Timer线程判断任务是否为周期任务，如果是，就设置下次执行的时间并添加到优先级队列中，对于固定延时的任务，下次执行时间为当前时间加上period，对于固定频率的任务，下次执行时间为上次计划执行时间加上period。

1.4、死循环

一个Timer对象只有一个Timer线程，这意味着，定时任务不能耗时太长，更不能是无限循环。看个例子，如代码所示。

publicclassEndlessLoopTimer{staticclassLoopTaskextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){while(true){try{//模拟执行任务Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}//永远也没有机会执行staticclassExampleTaskextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("hello");}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Timertimer=newTimer();timer.schedule(newLoopTask(),10);timer.schedule(newExampleTask(),100);}}

第一个定时任务是一个无限循环，其后的定时任务ExampleTask将永远没有机会执行。

1.5、异常任务

关于Timer线程，还需要强调非常重要的一点：在执行任何一个任务的run方法时，一旦run抛出异常，Timer线程就会退出，从而所有定时任务都会被取消。我们看个简单的示例，如代码所示。

publicclassTimerException{staticclassTaskAextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("task A");}}staticclassTaskBextendsTimerTask{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("task B");thrownewRuntimeException();}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Timertimer=newTimer();timer.schedule(newTaskA(),1,1000);timer.schedule(newTaskB(),2000,1000);}}

期望TaskA每秒执行一次，但TaskB会抛出异常，导致整个定时任务被取消，程序终止，屏幕输出为：

taskAtaskAtaskBExceptionin thread"Timer-0"java.lang.RuntimeExceptionatlaoma.demo.timer.TimerException$TaskB.run(TimerException.java:21)atjava.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)atjava.util.TimerThread.run(Timer.java:505)

所以，如果希望各个定时任务不互相干扰，一定要在run方法内捕获所有异常。

1.6、总结

可以看到，Timer/TimerTask的基本使用是比较简单的，但我们需要注意：

后台只有一个线程在运行；
固定频率的任务被延迟后，可能会立即执行多次，将次数补够；
固定延时任务的延时相对的是任务执行前的时间
不要在定时任务中使用无限循环；
一个定时任务的未处理异常会导致所有定时任务被取消。

2、ScheduledExecutorService

由于Timer/TimerTask的一些问题，Java并发包引入了ScheduledExecutorService，下面我们介绍它的基本用法、基本示例和基本原理。

2.1、基本用法

ScheduledExecutorService是一个接口，其定义为：

publicinterfaceScheduledExecutorServiceextendsExecutorService{//单次执行，在指定延时delay后运行commandpublicScheduledFuture<?>schedule(Runnablecommand,longdelay,TimeUnitunit);//单次执行，在指定延时delay后运行callablepublic<V>ScheduledFuture<V>schedule(Callable<V>callable,longdelay,TimeUnitunit);//固定频率重复执行publicScheduledFuture<?>scheduleAtFixedRate(Runnablecommand,longinitialDelay,longperiod,TimeUnitunit);//固定延时重复执行publicScheduledFuture<?>scheduleWithFixedDelay(Runnablecommand,longinitialDelay,longdelay,TimeUnitunit);}

它们的返回类型都是ScheduledFuture，它是一个接口，扩展了Future和Delayed，没有定义额外方法。这些方法的大部分语义与Timer中的基本是类似的。对于固定频率的任务，第一次执行时间为initialDelay后，第二次为initialDelay+period，第三次为initial-Delay+2*period，以此类推。不过，对于固定延时的任务，它是从任务执行后开始算的，第一次为initialDelay后，第二次为第一次任务执行结束后再加上delay。与Timer不同，它不支持以绝对时间作为首次运行的时间。

ScheduledExecutorService的主要实现类是ScheduledThreadPoolExecutor，它是线程池ThreadPoolExecutor的子类，是基于线程池实现的，它的主要构造方法是：

publicScheduledThreadPoolExecutor(intcorePoolSize)

此外，还有构造方法可以接受参数ThreadFactory和RejectedExecutionHandler，含义与ThreadPoolExecutor一样，我们就不赘述了。

它的任务队列是一个无界的优先级队列，所以最大线程数对它没有作用，即使core-PoolSize设为0，它也会至少运行一个线程。

工厂类Executors也提供了一些方便的方法，以方便创建ScheduledThreadPoolExecutor，如下所示：

//单线程的定时任务执行服务publicstaticScheduledExecutorServicenewSingleThreadScheduledExecutor()publicstaticScheduledExecutorServicenewSingleThreadScheduledExecutor(ThreadFactorythreadFactory)//多线程的定时任务执行服务publicstaticScheduledExecutorServicenewScheduledThreadPool(intcorePoolSize)publicstaticScheduledExecutorServicenewScheduledThreadPool(intcorePoolSize,ThreadFactorythreadFactory)

2.2、基本示例

由于可以有多个线程执行定时任务，一般任务就不会被某个长时间运行的任务所延迟了。比如，对于TimerFixedDelay，如果改为代码所示：

publicclassScheduledFixedDelay{staticclassLongRunningTaskimplementsRunnable{//省略，与代码清单18-4一样}staticclassFixedDelayTaskimplementsRunnable{//省略，与代码清单18-4一样}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ScheduledExecutorServicetimer=Executors.newScheduledThreadPool(10);timer.schedule(newLongRunningTask(),10,TimeUnit.MILLISECONDS);timer.scheduleWithFixedDelay(newFixedDelayTask(),100,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);}}

再次执行，第二个任务就不会被第一个任务延迟了。

另外，与Timer不同，单个定时任务的异常不会再导致整个定时任务被取消，即使后台只有一个线程执行任务。我们看个例子，如代码所示。

publicclassScheduledException{staticclassTaskAimplementsRunnable{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("task A");}}staticclassTaskBimplementsRunnable{@Overridepublicvoidrun(){System.out.println("task B");thrownewRuntimeException();}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ScheduledExecutorServicetimer=Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();timer.scheduleWithFixedDelay(newTaskA(),0,1,TimeUnit.SECONDS);timer.scheduleWithFixedDelay(newTaskB(),2,1,TimeUnit.SECONDS);}}