Timer简介
定时任务是经常需要用到的业务功能，比如定时清理垃圾，定时执行某些代码等等。
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。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 类
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。
实例
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 {
@Override
public void run() {
System.out.println("Time's up!!!!");
}
}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...");
}
}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);
}
}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。
分析schedule和scheduleAtFixedRate
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。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。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。
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。
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() { @Override 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:1001timerOne 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:1000timerOne invoked ,the time:5000Timer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。
Timer 的缺点
- 所有任务都是由同一个线程来调度，因此所有任务都是串行执行的，同一时间只能有一个任务在执行，前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务。
- Timer是基于绝对时间的。容易受系统时钟的影响。
- Timer只新建了一个线程来执行所有的TimeTask。所有TimeTask可能会相关影响 。
- Timer不会捕获TimerTask的异常，只是简单地停止。这样势必会影响其他TimeTask的执行。
ScheduledThreadPoolExecutor
鉴于 Timer 的上述缺陷，Java 5 推出了基于线程池设计的ScheduledThreadPoolExecutor。其设计思想是，每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。需 要注意的是，只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。
ScheduledThreadPoolExecutor实现了ScheduledExecutorService接口。
有以下四个调度器的方法：
//进行一次延迟调度：延迟delay这么长时间，单位为：TimeUnit传入的的一个基本单位。参数为Runnable。
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
//进行一次延迟调度：延迟delay这么长时间，单位为：TimeUnit传入的的一个基本单位。Callable。
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);
//多次调度，每次依照上一次预计调度时间进行调度。
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
//多次调度，每次按照上一次实际执行的时间进行计算下一次时间。
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);实例
public class MyScheduledExecutor implements Runnable {
private String jobName;
MyScheduledExecutor() {
}
MyScheduledExecutor(String jobName) {
this.jobName = jobName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(jobName + " is running");
}
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
long initialDelay = 1;
long period = 1;
// 从现在开始1秒钟之后，每隔1秒钟执行一次job1
service.scheduleAtFixedRate(new MyScheduledExecutor("job1"), initialDelay, period, TimeUnit.SECONDS);
// 从现在开始2秒钟之后，每隔2秒钟执行一次job2
service.scheduleWithFixedDelay(new MyScheduledExecutor("job2"), initialDelay, period, TimeUnit.SECONDS);
}
}手动创建线程池
一般的情况下，会使用Executors来创建线程池，推荐使用ThreadPoolExecute方式，手动创建线程池，这样的处理方式可以明确线程池的运行规则，避免资源耗尽的风险。Executors会有以下弊端：
newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor：主要问题是堆积的请求处理队列可能会消耗非常大的内存；newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool：主要问题是线程最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程。
推荐下面的方法来手动创建线程池：
使用 Apache commons 的
org.apache.commons.lang3.concurrent.BasicThreadFactoryScheduledExecutorService executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("example-schedule-pool-%d").daemon(true).build());使用 Google guava 的
com.google.common.util.concurrent.ThreadFactoryBuilderThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("demo-pool-%d").build(); ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 20000, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1024), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); pool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName())); pool.shutdown();使用 Spring
<bean id="userThreadPool" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor"> <property name="corePoolSize" value="10" /> <property name="maxPoolSize" value="100" /> <property name="queueCapacity" value="2000" /> <property name="threadFactory" value="threadFactory" /> <property name="rejectedExceptionHandler"> <ref local="rejectedExceptionHandler" /> </property> </bean>使用
userThreadPool.eecute(thread)来执行任务。
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