Java定時啟動線程

這里提供兩種在指定時間后啟動線程的方法。一是通過java.util.concurrent.DelayQueue實現；二是通過java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor實現。
1. java.util.concurrent.DelayQueue
類DelayQueue是一個無界阻塞隊列，只有在延遲期滿時才能從中提取元素。它接受實現Delayed接口的實例作為元素。
<<interface>>Delayed.java

package java.util.concurrent;
import java.util.*;
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

getDelay()返回與此對象相關的剩余延遲時間，以給定的時間單位表示。此接口的實現必須定義一個 compareTo 方法，該方法提供與此接口的 getDelay 方法一致的排序。

DelayQueue隊列的頭部是延遲期滿后保存時間最長的 Delayed 元素。當一個元素的getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個小於等於 0 的值時，將發生到期。
2.設計帶有時間延遲特性的隊列
類DelayedTasker維護一個DelayQueue<DelayedTask> queue，其中DelayedTask實現了Delayed接口，並由一個內部類定義。外部類和內部類都實現Runnable接口，對於外部類來說，它的run方法是按定義的時間先后取出隊列中的任務，而這些任務即內部類的實例，內部類的run方法定義每個線程具體邏輯。

這個設計的實質是定義了一個具有時間特性的線程任務列表，而且該列表可以是任意長度的。每次添加任務時指定啟動時間即可。
DelayedTasker.java

package com.zj.timedtask;

import static java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS;
import static java.util.concurrent.TimeUnit.NANOSECONDS;

import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DelayedTasker implements Runnable {
    DelayQueue<DelayedTask> queue = new DelayQueue<DelayedTask>();

    public void addTask(DelayedTask e) {
       queue.put(e);
    }

    public void removeTask() {
       queue.poll();
    }

    public Collection<DelayedTask> getAllTasks() {
       return Collections.unmodifiableCollection(queue);
    }

    public int getTaskQuantity() {
       return queue.size();
    }

    public void run() {
       while (!queue.isEmpty())
           try {
              queue.take().run();
           } catch (InterruptedException e) {
              System.out.println("Interrupted");
           }
       System.out.println("Finished DelayedTask");
    }

    public static class DelayedTask implements Delayed, Runnable {
       private static int counter = 0;
       private final int id = counter++;
       private final int delta;
       private final long trigger;

       public DelayedTask(int delayInSeconds) {
           delta = delayInSeconds;
           trigger = System.nanoTime() + NANOSECONDS.convert(delta, SECONDS);
       }

       public long getDelay(TimeUnit unit) {
           return unit.convert(trigger - System.nanoTime(), NANOSECONDS);
       }

       public int compareTo(Delayed arg) {
           DelayedTask that = (DelayedTask) arg;
           if (trigger < that.trigger)
              return -1;
           if (trigger > that.trigger)
              return 1;
           return 0;
       }

       public void run() {
           //run all that you want to do
           System.out.println(this);
       }

       public String toString() {
           return "[" + delta + "s]" + "Task" + id;
       }
    }

    public static void main(String[] args) {
       Random rand = new Random();
       ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
       DelayedTasker tasker = new DelayedTasker();
       for (int i = 0; i < 10; i++)
           tasker.addTask(new DelayedTask(rand.nextInt(5)));
       exec.execute(tasker);
       exec.shutdown();
    }
}

結果：
[0s]Task 1
[0s]Task 2
[0s]Task 3
[1s]Task 6
[2s]Task 5
[3s]Task 8
[4s]Task 0
[4s]Task 4
[4s]Task 7
[4s]Task 9
Finished DelayedTask

3. java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor
該類可以另行安排在給定的延遲后運行任務（線程），或者定期（重復）執行任務。在構造子中需要知道線程池的大小。最主要的方法是：

[1] schedule

public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,  long delay,TimeUnit unit)

創建並執行在給定延遲后啟用的一次性操作。
指定者：
-接口 ScheduledExecutorService 中的 schedule;
參數：
-command - 要執行的任務 ;
-delay - 從現在開始延遲執行的時間 ;
-unit - 延遲參數的時間單位 ;
返回：
-表示掛起任務完成的 ScheduledFuture，並且其 get() 方法在完成后將返回 null。
 
[2] scheduleAtFixedRate

public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(
Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit)

創建並執行一個在給定初始延遲后首次啟用的定期操作，后續操作具有給定的周期；也就是將在 initialDelay 后開始執行，然后在 initialDelay+period 后執行，接着在 initialDelay + 2 * period 后執行，依此類推。如果任務的任何一個執行遇到異常，則后續執行都會被取消。否則，只能通過執行程序的取消或終止方法來終止該任務。如果此任務的任何一個執行要花費比其周期更長的時間，則將推遲后續執行，但不會同時執行。
指定者：
-接口 ScheduledExecutorService 中的 scheduleAtFixedRate;
參數：
-command - 要執行的任務 ;
-initialDelay - 首次執行的延遲時間 ;
-period - 連續執行之間的周期 ;
-unit - initialDelay 和 period 參數的時間單位 ;
返回：
-表示掛起任務完成的 ScheduledFuture，並且其 get() 方法在取消后將拋出異常。
4.設計帶有時間延遲特性的線程執行者
類ScheduleTasked關聯一個ScheduledThreadPoolExcutor，可以指定線程池的大小。通過schedule方法知道線程及延遲的時間，通過shutdown方法關閉線程池。對於具體任務（線程）的邏輯具有一定的靈活性（相比前一中設計，前一種設計必須事先定義線程的邏輯，但可以通過繼承或裝飾修改線程具體邏輯設計）。
ScheduleTasker.java

package com.zj.timedtask;

import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduleTasker {
    private int corePoolSize = 10;
    ScheduledThreadPoolExecutor scheduler;

    public ScheduleTasker() {
       scheduler = new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

    public ScheduleTasker(int quantity) {
       corePoolSize = quantity;
       scheduler = new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

    public void schedule(Runnable event, long delay) {
       scheduler.schedule(event, delay, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public void shutdown() {
       scheduler.shutdown();
    }

    public static void main(String[] args) {
       ScheduleTasker tasker = new ScheduleTasker();
       tasker.schedule(new Runnable() {
           public void run() {
              System.out.println("[1s]Task 1");
           }
       }, 1);
       tasker.schedule(new Runnable() {
           public void run() {
              System.out.println("[2s]Task 2");
           }
       }, 2);
       tasker.schedule(new Runnable() {
           public void run() {
              System.out.println("[4s]Task 3");
           }
       }, 4);
       tasker.schedule(new Runnable() {
           public void run() {
              System.out.println("[10s]Task 4");
           }
       }, 10);

       tasker.shutdown();
    }
}

結果：
[1s]Task 1
[2s]Task 2
[4s]Task 3
[10s]Task 4

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