詳解java定時任務

本文轉載自查看原文 2014-06-14 16:44 116324 【Java 開發】--- javaScore

在我們編程過程中如果需要執行一些簡單的定時任務，無須做復雜的控制，我們可以考慮使用JDK中的Timer定時任務來實現。下面LZ就其原理、實例以及Timer缺陷三個方面來解析java Timer定時器。

一、簡介

在java中一個完整定時任務需要由Timer、TimerTask兩個類來配合完成。 API中是這樣定義他們的，Timer：一種工具，線程用其安排以后在后台線程中執行的任務。可安排任務執行一次，或者定期重復執行。由TimerTask：Timer 安排為一次執行或重復執行的任務。我們可以這樣理解Timer是一種定時器工具，用來在一個后台線程計划執行指定任務，而TimerTask一個抽象類，它的子類代表一個可以被Timer計划的任務。

Timer類

在工具類Timer中，提供了四個構造方法，每個構造方法都啟動了計時器線程，同時Timer類可以保證多個線程可以共享單個Timer對象而無需進行外部同步，所以Timer類是線程安全的。但是由於每一個Timer對象對應的是單個后台線程，用於順序執行所有的計時器任務，一般情況下我們的線程任務執行所消耗的時間應該非常短，但是由於特殊情況導致某個定時器任務執行的時間太長，那么他就會“獨占”計時器的任務執行線程，其后的所有線程都必須等待它執行完，這就會延遲后續任務的執行，使這些任務堆積在一起，具體情況我們后面分析。

當程序初始化完成Timer后，定時任務就會按照我們設定的時間去執行，Timer提供了schedule方法，該方法有多中重載方式來適應不同的情況，如下：

schedule(TimerTask task, Date time)：安排在指定的時間執行指定的任務。

schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) ：安排指定的任務在指定的時間開始進行重復的固定延遲執行。

schedule(TimerTask task, long delay) ：安排在指定延遲后執行指定的任務。

schedule(TimerTask task, long delay, long period) ：安排指定的任務從指定的延遲后開始進行重復的固定延遲執行。

同時也重載了scheduleAtFixedRate方法，scheduleAtFixedRate方法與schedule相同，只不過他們的側重點不同，區別后面分析。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)：安排指定的任務在指定的時間開始進行重復的固定速率執行。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)：安排指定的任務在指定的延遲后開始進行重復的固定速率執行。

TimerTask

TimerTask類是一個抽象類，由Timer 安排為一次執行或重復執行的任務。它有一個抽象方法run()方法，該方法用於執行相應計時器任務要執行的操作。因此每一個具體的任務類都必須繼承TimerTask，然后重寫run()方法。

另外它還有兩個非抽象的方法：

boolean cancel()：取消此計時器任務。

long scheduledExecutionTime()：返回此任務最近實際執行的安排執行時間。

二、實例

2.1、指定延遲時間執行定時任務

public class TimerTest01 {
    Timer timer;
    public TimerTest01(int time){
        timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTaskTest01(), time * 1000);
    }
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    System.out.println(</span>&quot;timer begin....&quot;<span style="color: #000000">);
    </span><span style="color: #0000ff">new</span> TimerTest01(3<span style="color: #000000">);
}

}
public class TimerTaskTest01 extends TimerTask{
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
    System.out.println(</span>&quot;Time's up!!!!&quot;<span style="color: #000000">);
}

}

運行結果：

首先打印：timer begin....
3秒后打印：Time's up!!!!

2.2、在指定時間執行定時任務

public class TimerTest02 {
    Timer timer;
</span><span style="color: #0000ff">public</span><span style="color: #000000"> TimerTest02(){
    Date time </span>=<span style="color: #000000"> getTime();
    System.out.println(</span>&quot;指定時間time=&quot; +<span style="color: #000000"> time);
    timer </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Timer();
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTaskTest02(), time);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span><span style="color: #000000"> Date getTime(){
    Calendar calendar </span>=<span style="color: #000000"> Calendar.getInstance();
    calendar.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, </span>11<span style="color: #000000">);
    calendar.set(Calendar.MINUTE, </span>39<span style="color: #000000">);
    calendar.set(Calendar.SECOND, </span>00<span style="color: #000000">);
    Date time </span>=<span style="color: #000000"> calendar.getTime();
    
    </span><span style="color: #0000ff">return</span><span style="color: #000000"> time;
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    </span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTest02();
}

}
public class TimerTaskTest02 extends TimerTask{
@Override
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
    System.out.println(</span>&quot;指定時間執行線程任務...&quot;<span style="color: #000000">);
}

}

當時間到達11:39:00時就會執行該線程任務，當然大於該時間也會執行！！執行結果為：

指定時間time=Tue Jun 10 11:39:00 CST 2014
指定時間執行線程任務...

2.3、在延遲指定時間后以指定的間隔時間循環執行定時任務

public class TimerTest03 {
    Timer timer;
</span><span style="color: #0000ff">public</span><span style="color: #000000"> TimerTest03(){
    timer </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Timer();
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span> TimerTaskTest03(), 1000, 2000<span style="color: #000000">);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    </span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTest03();
}

}
public class TimerTaskTest03 extends TimerTask{
@Override
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
    Date date </span>= <span style="color: #0000ff">new</span> Date(<span style="color: #0000ff">this</span><span style="color: #000000">.scheduledExecutionTime());
    System.out.println(</span>&quot;本次執行該線程的時間為：&quot; +<span style="color: #000000"> date);
}

}

運行結果:

本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:47 CST 2014
本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:49 CST 2014
本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:51 CST 2014
本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:53 CST 2014
本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:55 CST 2014
本次執行該線程的時間為：Tue Jun 10 21:19:57 CST 2014
.................

對於這個線程任務,如果我們不將該任務停止,他會一直運行下去。

對於上面三個實例，LZ只是簡單的演示了一下，同時也沒有講解scheduleAtFixedRate方法的例子，其實該方法與schedule方法一樣！

2.4、分析schedule和scheduleAtFixedRate

1、schedule(TimerTask task, Date time)、schedule(TimerTask task, long delay)

對於這兩個方法而言，如果指定的計划執行時間scheduledExecutionTime<= systemCurrentTime，則task會被立即執行。scheduledExecutionTime不會因為某一個task的過度執行而改變。

2、schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)、schedule(TimerTask task, long delay, long period)

這兩個方法與上面兩個就有點兒不同的，前面提過Timer的計時器任務會因為前一個任務執行時間較長而延時。在這兩個方法中，每一次執行的task的計划時間會隨着前一個task的實際時間而發生改變，也就是scheduledExecutionTime(n+1)=realExecutionTime(n)+periodTime。也就是說如果第n個task由於某種情況導致這次的執行時間過程，最后導致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1)，這是第n+1個task並不會因為到時了而執行，他會等待第n個task執行完之后再執行，那么這樣勢必會導致n+2個的執行實現scheduledExecutionTime放生改變即scheduledExecutionTime(n+2) = realExecutionTime(n+1)+periodTime。所以這兩個方法更加注重保存間隔時間的穩定。

3、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)、scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

在前面也提過scheduleAtFixedRate與schedule方法的側重點不同，schedule方法側重保存間隔時間的穩定，而scheduleAtFixedRate方法更加側重於保持執行頻率的穩定。為什么這么說，原因如下。在schedule方法中會因為前一個任務的延遲而導致其后面的定時任務延時，而scheduleAtFixedRate方法則不會，如果第n個task執行時間過長導致systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(n+1)，則不會做任何等待他會立即執行第n+1個task，所以scheduleAtFixedRate方法執行時間的計算方法不同於schedule，而是scheduledExecutionTime(n)=firstExecuteTime +n*periodTime，該計算方法永遠保持不變。所以scheduleAtFixedRate更加側重於保持執行頻率的穩定。

三、Timer的缺陷

3.1、Timer的缺陷

Timer計時器可以定時（指定時間執行任務）、延遲（延遲5秒執行任務）、周期性地執行任務（每隔個1秒執行任務），但是，Timer存在一些缺陷。首先Timer對調度的支持是基於絕對時間的，而不是相對時間，所以它對系統時間的改變非常敏感。其次Timer線程是不會捕獲異常的，如果TimerTask拋出的了未檢查異常則會導致Timer線程終止，同時Timer也不會重新恢復線程的執行，他會錯誤的認為整個Timer線程都會取消。同時，已經被安排單尚未執行的TimerTask也不會再執行了，新的任務也不能被調度。故如果TimerTask拋出未檢查的異常，Timer將會產生無法預料的行為。

1、Timer管理時間延遲缺陷

前面Timer在執行定時任務時只會創建一個線程任務，如果存在多個線程，若其中某個線程因為某種原因而導致線程任務執行時間過長，超過了兩個任務的間隔時間，會發生一些缺陷：

public class TimerTest04 {
    private Timer timer;
    public long start;   
</span><span style="color: #0000ff">public</span><span style="color: #000000"> TimerTest04(){
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.timer = <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Timer();
    start </span>=<span style="color: #000000"> System.currentTimeMillis();
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerOne(){
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTask() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;timerOne invoked ,the time:&quot; + (System.currentTimeMillis() -<span style="color: #000000"> start));
            </span><span style="color: #0000ff">try</span><span style="color: #000000"> {
                Thread.sleep(</span>4000);    <span style="color: #008000">//</span><span style="color: #008000">線程休眠3000</span>
            } <span style="color: #0000ff">catch</span><span style="color: #000000"> (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }, </span>1000<span style="color: #000000">);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerTwo(){
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTask() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;timerOne invoked ,the time:&quot; + (System.currentTimeMillis() -<span style="color: #000000"> start));
        }
    }, </span>3000<span style="color: #000000">);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span> main(String[] args) <span style="color: #0000ff">throws</span><span style="color: #000000"> Exception {
    TimerTest04 test </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTest04();
    
    test.timerOne();
    test.timerTwo();
}

}

按照我們正常思路，timerTwo應該是在3s后執行，其結果應該是：

timerOne invoked ,the time:1001
timerOne invoked ,the time:3001

但是事與願違，timerOne由於sleep(4000)，休眠了4S，同時Timer內部是一個線程，導致timeOne所需的時間超過了間隔時間，結果：

timerOne invoked ,the time:1000
timerOne invoked ,the time:5000

2、Timer拋出異常缺陷

如果TimerTask拋出RuntimeException，Timer會終止所有任務的運行。如下：

public class TimerTest04 {
    private Timer timer;
</span><span style="color: #0000ff">public</span><span style="color: #000000"> TimerTest04(){
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.timer = <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Timer();
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerOne(){
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTask() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            </span><span style="color: #0000ff">throw</span> <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> RuntimeException();
        }
    }, </span>1000<span style="color: #000000">);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerTwo(){
    timer.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTask() {
        
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;我會不會執行呢？？&quot;<span style="color: #000000">);
        }
    }, </span>1000<span style="color: #000000">);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    TimerTest04 test </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> TimerTest04();
    test.timerOne();
    test.timerTwo();
}

}

運行結果：timerOne拋出異常，導致timerTwo任務終止。

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)

對於Timer的缺陷，我們可以考慮 ScheduledThreadPoolExecutor 來替代。Timer是基於絕對時間的，對系統時間比較敏感，而ScheduledThreadPoolExecutor 則是基於相對時間；Timer是內部是單一線程，而ScheduledThreadPoolExecutor內部是個線程池，所以可以支持多個任務並發執行。

3.2、用ScheduledExecutorService替代Timer

1、解決問題一：

public class ScheduledExecutorTest {
    private  ScheduledExecutorService scheduExec;
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">long</span><span style="color: #000000"> start;

ScheduledExecutorTest(){
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.scheduExec =  Executors.newScheduledThreadPool(2<span style="color: #000000">);  
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.start =<span style="color: #000000"> System.currentTimeMillis();
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerOne(){
    scheduExec.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Runnable() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;timerOne,the time:&quot; + (System.currentTimeMillis() -<span style="color: #000000"> start));
            </span><span style="color: #0000ff">try</span><span style="color: #000000"> {
                Thread.sleep(</span>4000<span style="color: #000000">);
            } </span><span style="color: #0000ff">catch</span><span style="color: #000000"> (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    },</span>1000<span style="color: #000000">,TimeUnit.MILLISECONDS);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerTwo(){
    scheduExec.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Runnable() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;timerTwo,the time:&quot; + (System.currentTimeMillis() -<span style="color: #000000"> start));
        }
    },</span>2000<span style="color: #000000">,TimeUnit.MILLISECONDS);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    ScheduledExecutorTest test </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> ScheduledExecutorTest();
    test.timerOne();
    test.timerTwo();
}

}

運行結果：

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

2、解決問題二

public class ScheduledExecutorTest {
    private  ScheduledExecutorService scheduExec;
</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">long</span><span style="color: #000000"> start;

ScheduledExecutorTest(){
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.scheduExec =  Executors.newScheduledThreadPool(2<span style="color: #000000">);  
    </span><span style="color: #0000ff">this</span>.start =<span style="color: #000000"> System.currentTimeMillis();
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerOne(){
    scheduExec.schedule(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Runnable() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            </span><span style="color: #0000ff">throw</span> <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> RuntimeException();
        }
    },</span>1000<span style="color: #000000">,TimeUnit.MILLISECONDS);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> timerTwo(){
    scheduExec.scheduleAtFixedRate(</span><span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> Runnable() {
        </span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> run() {
            System.out.println(</span>&quot;timerTwo invoked .....&quot;<span style="color: #000000">);
        }
    },</span>2000,500<span style="color: #000000">,TimeUnit.MILLISECONDS);
}

</span><span style="color: #0000ff">public</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">void</span><span style="color: #000000"> main(String[] args) {
    ScheduledExecutorTest test </span>= <span style="color: #0000ff">new</span><span style="color: #000000"> ScheduledExecutorTest();
    test.timerOne();
    test.timerTwo();
}

}

運行結果：

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

參考文獻:http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/27109467

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