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chenssy · 更新于 2018-11-28 11:00:43

详解 Java 定时任务

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


    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);
        }
    }

    public class TimerTaskTest01 extends TimerTask{

        public void run() {
            System.out.println("Time's up!!!!");
        }
    }

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


    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, 11);
            calendar.set(Calendar.MINUTE, 39);
            calendar.set(Calendar.SECOND, 00);
            Date time = calendar.getTime();

            return time;
        }

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

    public class TimerTaskTest02 extends TimerTask{

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("指定时间执行线程任务...");
        }
    }

当时间到达 11:39:00 时就会执行该线程任务,当然大于该时间也会执行!!执行结果为:


    指定时间 time=Tue Jun 10 11:39:00 CST 2014
    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


    public class TimerTest03 {
        Timer timer;

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

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

    public class TimerTaskTest03 extends TimerTask{

        @Override
        public void run() {
            Date date = new Date(this.scheduledExecutionTime());
            System.out.println("本次执行该线程的时间为:" + date);
        }
    }

运行结果:


    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:47 CST 2014
    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:49 CST 2014
    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:51 CST 2014
    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:53 CST 2014
    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:55 CST 2014
    本次执行该线程的时间为:Tue Jun 10 21:19:57 CST 2014
    .................

对于这个线程任务,如果我们不将该任务停止,他会一直运行下去。

对于上面三个实例,LZ 只是简单的演示了一下,同时也没有讲解 scheduleAtFixedRate 方法的例子,其实该方法与 schedule 方法一样!

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程,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:


    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("timerOne 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:1001
    timerOne 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:1000
    timerOne 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:


    public class TimerTest04 {
        private Timer timer;

        public TimerTest04(){
            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) {
            TimerTest04 test = new TimerTest04();
            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:


    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();
        }
    }

运行结果:


    timerOne,the time:1003
    timerTwo,the time:2005

2、解决问题二


    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() {
                    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();
        }
    }

运行结果:


    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    timerTwo invoked .....
    ........................

参考文献:http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/27109467

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