Java简单实现定时器

本文实例为大家分享了Java简单实现定时器的具体代码，供大家参考，具体内容如下

一、定时器

定时器相当于一个任务管理器。有些任务可能现在执行， 有些任务可能过1个小时，甚至很久才会执行。定时器就是对这些任务进行管理监视， 如果一个任务执行时间到了，定时器就会将这个任务执行。 保证所有的任务都会在合适的时间执行。

二、定时器的实现

对于定时器的实现，我们可以划分为3个部分。

1、 使用一个Task类描述每一个任务（里面包含任务的执行方法， 定时时间）。
2、 使用优先级队列管理这些任务类。

2.1 我们都知道优先级队列底层实现是堆（以小根堆为例）, 堆顶的元素是所有的元素的最小值。 我们以任务的定时时间为比较原则构建， 这样就可以保证堆顶元素的任务执行时间是最短的（这样的实现，我们需要在Task类内部定义比较规则-即重写Comparable接口的CompareTo方法）。

2.2 当一个任务执行完毕， 就会从优先级队列取出poll掉， 然后内部重新组织保证新的堆顶元素是定时时间最短的。

2.3 如果说堆顶的任务定时时间还没有到达（当然后续的任务定时时间肯定会更长，不会被执行）

3、使用一个线程循环扫描优先级队列， 相当于一个监控线程，循环判断堆顶任务是否满足执行时间。

三、定时器的组成

1、制定任务类Task

Task类包含任务的 执行方法 和 定时时间。

1.1 执行方法我采用封装Runnable中run方法实现， 这样做是为了后续添加任务时方便写执行逻辑。
1.2 定时时间就是long类型的变量
1.3 制定比较规则， 后续优先级队列中存放的是Task对象（而在内部构建时，需要比较两个Task对象的），对于对象的比较， 我们以对象的定时时间为规则， 制定小根堆。

static class Task implements Comparable<Task>{
       //Runnable类中有一个run方法， 通过这个方法实现任务的执行
       private Runnable command;
       //time表示执行的时间
       private long time;

//构造方法
       public Task(Runnable command, long time) {
           this.command = command;
           this.time = System.currentTimeMillis() + time;  //将时间转化为绝对时间
       }

//执行任务的逻辑
       public void run() {
           command.run();
       }

//定义比较方法 - 方便后续的优先级队列构建

@Override
       public int compareTo(Task o) {
           return (int)(this.time - o.time);
       }
   }

2、监管线程&定时器对象Timer

监管线程Worker中包含优先级队列（小根堆）queue 和 循环监管的流程。

Timer对象封装了监管线程Woker 和 任务的添加方法schedule()

关于监管线程的优化

2.1 循环监控存在一个弊端，那就是一直循环判断， 占用CPU资源。
（假如堆首任务的执行是1小时后， 再次期间监管线程会跑1小时循环判断。） 

解决方法： 可以通过线程阻塞和唤醒来解决。在下面代码有详细注释和实现。

2.1.1 如果任务1小时后执行， 我们让监管线程wait(1小时)， 但在此期间如果有新的任务添加进来（可能新的任务需要等30分钟就可以执行，堆首元素发生变化） ，这时需要唤醒监管线程来重新判断。（由于wait和notify方法不在用一个类中实现， 我们通过一个Object(mailBox)来阻塞、唤醒）

//检测线程， 继承Thread类，重写内部run方法，属于线程的创建方法之一。
   static class Worker extends Thread {
    //优先级队列 - JUC包里面
       private PriorityBlockingQueue<Task> queue = null;
       //为了对监管线程进行阻塞和唤醒，采用同一对象
       private Object mailBox = null;

//构造函数
       public Worker(PriorityBlockingQueue<Task> queue, Object mailBox) {
           this.queue = queue;
           this.mailBox = mailBox;
       }

@Override
       public void run() {
           //实现具体的执行逻辑
           while(true) {
               try {
                   //1、取优先级队列的队首元素
                   Task task = queue.peek();
                   //2、比较队首的元素的时间是否大于当前时间
                   if(task == null) {
                       continue;
                   }
                   long curTime = System.currentTimeMillis();
                   if(task.time > curTime) {
                       //时间还没有到， 由于取出了任务， 需要重新放置回去
                       //优化1： 空循环等待 - wait(time) 让线程休眠time时间，然后在执行
                       //       如果在等待期间有新的任务添加， 这个时候我们唤醒线程， 继续判断（因为存在新的时间过短需要立即执行）
                       //       这个只需要添加一个新任务时， 唤醒即可
                       //优化2： 访问队首元素而不是取出， 防止无所谓的删除、插入。（维护优先级队列是有消耗的）
                       long gapTime = task.time - curTime;
                       synchronized (mailBox) {
                           mailBox.wait(gapTime);
                       }
                   }
                   else {
                       //直接执行
                       //如果执行到了， 则会删除头部元素， 调用任务的执行过程。
                       task = queue.take();
                       task.run();
                   }
               }
               catch(InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
                   break;
               }
           }
       }
   }

//定时器简单实现
   static class Timer {
       //定时器的实现步骤
       //1、用一个类描述任务
       //2、用优先级队列管理这些任务， 比较方法通过任务的制定时间，每次取队首元素
       //   队首元素是执行时间最近的
       private PriorityBlockingQueue<Task> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
       //3、用一个线程来循环扫描当前的阻塞队列，判断队首的执行时间， 如果执行时间到了，那就执行。

//4、创建一个Object对象，用于设置线程阻塞使用的， 存在线程阻塞， 添加任务时唤醒的操作
       private Object mailBox = new Object();

//构造函数
       public Timer() {
           //创建线程
           Worker worker = new Worker(queue, mailBox);
           worker.start();
       }

//4、提供一个方法， 让调用者能够把任务安排起来
       public void schedule(Runnable command, long time) {
           Task task = new Task(command, time);
           queue.put(task);
           synchronized (mailBox) {
               mailBox.notify();
           }
       }
   }

3、测试代码

其中添加了4个任务， 分别是2s、5s、7s、10s后执行。

public static void main(String[] args) {
       Timer timer = new Timer();
       timer.schedule(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("郝梦武一号任务执行， 执行代号:闪电；  定时时间:2s");
           }
       }, 2000);

timer.schedule(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("郝梦武二号任务执行， 执行代号:暴风；  定时时间:5s");
           }
       }, 5000);

timer.schedule(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("郝梦武三号任务执行， 执行代号:狂风；  定时时间:7s");
           }
       }, 7000);

timer.schedule(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("郝梦武三号任务执行， 执行代号:地震；  定时时间:10s");
           }
       }, 10000);
   }

4、测试结果

来源：https://blog.csdn.net/weixin_44024891/article/details/115876511