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定时器和Timer
♫什么是定时器
定时器是一种计时设备,通过定时器可以让某段代码达到设定的时间后再执行。定时器是一个常用的组件,如在进行网络编程时就常用定时器来定时重发数据包、定时检测网络连接状态、定时更新缓存等操作。
♫实现一个定时器
定时器需要有一个优先级的阻塞队列(定时器每次都先执行时间小的,按照时间小的作为优先级)来存储待执行的任务,还需要一有个扫描线程一直扫描队首元素,来判定到没到和执行任务的时间。
注:此处的优先级队列会在多线程环境下使用,需要考虑线程安全问题,故可以使用标准库提供的线程安全的阻塞队列:PriorityBlockingQueue
使用 MyTimer 类用来描述定时器,MyTimer 类的属性包括一个优先级队列和一个扫描线程:
还需要有一个 MyTask 类用于描述一个任务 ( 作为 MyTimer 的内部类 ), 里面包含一个 Runnable 对象(描述任务执行的内容)和一个 time( 毫秒时间戳来描述任务执行的时刻),由于这个对象需要放到优先队列中, 因此需要实现 Comparable 接口或使用 Comparator 接口单独写个比较器:public class MyTimer {//扫描线程private Thread t = null;//带有优先级的阻塞队列,用来存储任务private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = null; }
class MyTask implements Comparable<MyTask> {//要执行的任务内容private Runnable runnable;//执行的时刻private long time;public MyTask(Runnable runnable, long time) {this.runnable = runnable;this.time = time;}//获取当前任务的时间public long getTime() {return time;}//执行任务public void run() {runnable.run();}@Overridepublic int compareTo(MyTask o) {return (int)(this.time - o.time);}}
MyTimer 类提供一个 schedule 方法,用于注册一个任务,并指定这个任务多长时间后执行:
//添加任务public void schedule(Runnable runnable, long after) {MyTask myTask = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);queue.put(myTask);}
在 MyTimer 的构造方法里不断判断任务是否开始执行:
//在构造方法中扫描线程public MyTimer() {t = new Thread(() -> {while (true) {try {MyTask myTask = queue.take();long time = System.currentTimeMillis();if (time < myTask.getTime()) {queue.put(myTask);} else {myTask.run();}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}
但是当前这个代码中存在一个严重的问题,就是 while (true) 转的太快了,造成了无意义的 CPU 浪费,我们可以使用 wait 和 notify 使任务进入阻塞等待,指定一定 wait 时间,时间到或有新任务(可能执行时间比当前任务靠前),则通过 notify 唤醒:
//添加任务public void schedule(Runnable runnable, long after) {MyTask myTask = new MyTask(runnable, System.currentTimeMillis() + after);queue.put(myTask);synchronized (this) {this.notify();}}//在构造方法中扫描线程public MyTimer() {t = new Thread(() -> {while (true) {try {MyTask myTask = queue.take();long time = System.currentTimeMillis();if (time < myTask.getTime()) {queue.put(myTask);synchronized (this) {this.wait(myTask.getTime() - time);}} else {myTask.run();}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}
此时虽然解决了“忙等”的问题,但还有一个线程安全的问题:如果线程1运行到 this.wait(myTask.getTime() - time) 之前刚好被调度去其他线程执行添加新的任务操作,之后再调度到线程1执行wait操作,即先执行了 schedule() 里的 notify 后再执行构造方法里的 wait ,此时如果新添加的任务的执行时间更靠前仍不能提前唤醒线程1,就会有问题。上述问题是由于取堆顶元素和wait操作不是原子性的,故需要通过synchronized保证原子性:
//在构造方法中扫描线程public MyTimer() {t = new Thread(() -> {while (true) {try {synchronized (this) {MyTask myTask = queue.take();long time = System.currentTimeMillis();if (time < myTask.getTime()) {queue.put(myTask);this.wait(myTask.getTime() - time);} else {myTask.run();}}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}
♫Timer
Timer是标准库中的定时器。 Timer 类的核心方法为 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 ):public class Test {public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//1000ms后打印Atimer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("A");}}, 1000);//2000ms后打印Btimer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("B");}}, 2000);//3000ms后打印Ctimer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("C");}}, 3000);} }
运行结果:
注:TimerTask实现了Runnable接口,TimerTask就是对Runnable的进一步封装
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