定时器是什么
定时器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.
比如网络通信种,如果对方500ms内没有返回数据,则断开尝试重连.
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.
标准库中的定时器
标准库中提供了一个Timer类.Timer类的核心方法尾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)
下面是代码示例:
public class TestTimer { public static void main(String[] args) { Timer timer = new Timer(); timer.schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { System.out.println("hello timer"); } }, 3000); System.out.println("hello main"); } }
运行代码,我们可以观察到一上来直接打印"hello main",然后三秒之后执行了"hello timer",为什么会出现这种情况呢?显然是每个Timer内置了一个线程.
注:由于Timer内置了线程(前台线程),会阻止进程结束.这是因为timer不知道代码是否还会添加新的任务进来,就处于一种严阵以待的状态.
所以此处需要使用cancel()方法来主动结束,否则timer不知道其它什么地方还会添加任务.
public class TestTimer { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Timer timer = new Timer(); timer.schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { System.out.println("hello timer"); } }, 3000); System.out.println("hello main"); Thread.sleep(4000); timer.cancel(); } }
这时就可以观察到进程结束成功了.
实现定时器
定时器的构成
一个带优先级队列(不要使用PriorityBlockingQueue,容易死锁!),而是使用PriorityQueue
实现原理:
1.队列中每个元素是一个Task对象.
2.Task中带有时间属性,队首元素就是即将要执行的任务
3.同时有一个worker线程一直在扫描队首元素,看队首元素是否需要执行(先执行时间小的,后执行时间大的).
1.Timer类提供的核心接口为schedule,用于注册一个任务,并指定这个任务多长时间后执行.
public class MyTimer { public void schedule(Runnable runnable, long time) { //TODO } }
2.Task类用于描述一个任务(作为Timer的内部类).里面包含着一个Runnable对象和一个time(毫秒时间戳)
这个对象需要放到优先级队列中,因此需要实现Comparable接口.
PriorityQueue, TreeMap, TreeSet都要求元素是"可比较大小的".需要Comparable,Comparator.
HashMap, HashSet则是要求元素是"可比较相等的","可hash的".因此需要实现
equals,hashCode方法.
class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask> { private Runnable runnable; //为了方便后续判定,使用了绝对的时间戳 private long time; public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) { this.runnable = runnable; //取当前时刻的时间戳 + delay,作为该任务实际执行的时间戳 this.time = System.currentTimeMillis() + delay; } @Override public int compareTo(MyTimerTask o) { //这样的写法意味着每次去除的是时间最小的元素 //到底是谁减谁,不要记,建议随便写个试一试 return (int)(this.time - o.time); } }
3.Timer实例中,通过PriorityQueue来组织若干个Task对象.
通过schedule往队列中插入一个个Task对象
class MyTimer { //核心结构 private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>(); //创建一个锁对象 private Object locker = new Object(); public void schedule(Runnable runnable, long time) { //根据参数,构造MyTimerTask,插入队列即可 synchronized(locker) { MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay); queue.offer(myTimerTask); locker.notify(); } } }
4.Timer类中存在一个worker线程,一直不停地扫描队首元素,看看是否能执行这个任务.
所谓能执行就是时间已经到达了.
//在这里构建线程,负责执行具体的任务了 public MyTimer() { Thread t = new Thread(() -> { while(true) { try { synchronized(locker) { //阻塞队列,只有阻塞的入队列和阻塞的出队列,没有阻塞查看队首元素 while(!queue.isEmpty()) { locker.wait(); } MyTimerTask myTimerTask = queue.peek(); long curTime = System.currentTimeMillis(); if(curTime >= myTimerTask.getTime()) { //时间到了,可以执行任务了 queue.poll(); myTimerTask.run(); } else { //时间还没到 locker.wait(myTimerTask.time - curTime); } } } catch(InterruptException e) { e.printStackTrace(); } } }); t.start(); }
下面附上完整代码以及解析:
import java.util.PriorityQueue; //通过这个类,来描述一个任务,这一整个任务,是要放到优先级队列中的 class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{ //在什么时间来执行这个任务 //此处的time是一个ms级别的时间戳 private long time; //实际任务要执行的代码 private Runnable runnable; //delay期望是一个相对时间 public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) { this.runnable = runnable; //计算一下要执行任务的绝对时间.(使用绝对时间,方便判定任务是否到达时间的) this.time = System.currentTimeMillis() + delay; } //实际执行代码的方法(一般在主函数中重写) public void run() { runnable.run(); } //用于获得任务执行时间 public long getTime() { return this.time; } //构建一个比较器(因为在优先级队列中是按时间对任务进行比较) @Override public int compareTo(MyTimerTask o) { return (int)(this.time - o.time); } } public class MyTimer{ //构建一个线程 private Thread t = null; //创建存放任务的主体--优先级队列 private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>(); //创建一个锁对象 private Object locker = new Object(); //结束进程的方法 public void cancel() { t.interrupt(); } //构造方法:以用于创建线程 public MyTimer() { t = new Thread(() -> { while(!Thread.interrupted()) { try { synchronized (locker) { while(queue.isEmpty()) { //当队列为空时,这个线程就一直处于阻塞等待的状态 locker.wait(); } //获得队列头部元素 MyTimerTask task = queue.peek(); //计算系统当前时间 long curTime = System.currentTimeMillis(); //判断是否应该执行 if(curTime >= task.getTime()) { //执行任务 queue.poll(); task.run(); } else { //等待到指定时间再执行任务 locker.wait(task.getTime() - curTime); } } } catch (InterruptedException e) { break; } } }); t.start(); } //通过这个方法来执行实际的任务 public void schedule(Runnable runnable, long delay) { synchronized (locker) { //先创建一个任务,后将任务放入队列 MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(runnable, delay); queue.offer(myTimerTask); //唤醒因为队列中因为没有任务而阻塞等待的线程 locker.notify(); } } }
