定時器相信大家都不陌生，平時使用定時器就像使用鬧鍾一樣，我們可以在固定的時間做某件事，也可以在固定的時間段重復做某件事，今天就來分析一下java中自帶的定時任務器Timer。
一、Timer基本使用
在Java中為我們提供了Timer來實現定時任務，當然現在還有很多定時任務框架，比如說Spring、QuartZ、Linux Cron等等，而且性能也更加優越。但是我們想要深入的學習就必須先從最簡單的開始。
在Timer定時任務中，最主要涉及到了兩個類：Timer和TimerTask。他們倆的關系也特別容易理解，TimerTask把我們得業務邏輯寫好之后，然后使用Timer定時執行就OK了。我們來看一個最基本的案例：
這就是我們的TimerTask，我們單獨寫成類時候需要去繼承TimerTask。然后呢我們寫好了之后就可以使用Timer來執行了。
指定的流程很簡單：
（1）第一步：創建一個Timer。
（2）第二步：創建一個TimerTask。
（3）第三步：使用Timer執行TimerTask。
其中第三步無疑是我們目前最關心的，也就是timer.schedule(myTask, 2000L, 1000L)。他的意思是myTask在兩秒鍾之后開始第一次執行，然后每隔一秒執行一次。這只是最基本的用法。就體現了Timer定時執行的流程。當然java中Timer還為我們提供了很多其他的方法。對此就有必要深入其源碼看看了。
二、Timer源碼分析
對於一個類的源碼分析，我一貫的思路就是先從參數開始，然后構造方法，最后就是常用方法。下面我們就按照這個思路開始今天的源碼分析，在這里基於jdk1.8。先給出一張整體類圖：
1、參數
Timer的源碼中為我們提供了兩個最主要的參數TaskQueue和TimerThread。
上面的代碼大概意思是這樣的：
（1）TaskQueue：這是一個最小堆，它存放該Timer的所有TimerTask。
（2）TimerThread：執行TaskQueue中的任務，執行完從任務隊列中移除。
所以上面這兩個參數其實是配合着使用的，那這個TaskQueue是如何存放的呢？在這里我們不妨跟進去看看。
在這里我們只給出了一部分源碼，不過這一部分是整個思想原理最核心的，上面英文的大概意思是;TaskQueue是一個平衡二叉堆，具有最小 nextExecutionTime 的 TimerTask 在隊列中為 queue[1] ，也就是堆中的根節點。第 n 個位置 queue[n] 的子節點分別在 queue[2n] 和 queue[2n+1] 。不了解二叉堆的話，可以看看數據結構。
也就是說TimerTask 在堆中的位置其實是通過nextExecutionTime 來決定的。nextExecutionTime 越小，那么在堆中的位置越靠近根，越有可能先被執行。而nextExecutionTime意思就是下一次執行開始的時間。
還有一個TimerTask數組，默認大小是128個。
2、構造方法
構造方法就比較簡單了，這里一共有四個：
（1）第一個：默認構造方法。
（2）第二個：在構造器中指定是否是守護線程。
（3）第三個：帶有名字的構造方法。
（3）第四個：不僅帶名字，還指定是否是守護線程。
不過我們需要注意一點的是，Timer在構造完成之后會啟動一個后台線程用於執行TaskQueue里面的TimerTask 。
3、定時任務方法
在一開始我們提到，我們不僅可以在指定的時間執行某些任務，還可以在一段時間之后執行。我們對這些方法進行總結一下：
（1）schedule(task,time) 在時間等於或超過time的時候執行且只執行一次task，這個time表示的是例如2019年11月11日上午11點11分11秒。指的是時刻。
（2）schedule(task,time,period)
在時間等於或超過time的時候首次執行task，之后每隔period毫秒重復執行一次task 。這個time和上一個一樣。
（3）schedule(task, delay)
在delay時間之后，執行且只執行一次task。這個delay表示的是延遲時間，比如說三秒后執行。
（4）schedule(task,delay,period)
在delay時間之后，開始首次執行task，之后每隔period毫秒重復執行一次task ，這個delay和上面的一樣。
我們不如來看看源碼：
這四個方法都執行了同一個方法sched，所以我們要弄清楚原理，就必須要再跟進去看看：
上面的代碼我們來分析一下，最上面的if就是排除一下異常情況，最核心的就是synchronized里面的代碼。首先將任務添加到隊列中，然后根據nextExecutionTime調整隊列。
添加任務add(task)：
維護最小堆：
上面就是Timer中如何執行的定時任務核心，但是還有一個方法，也是執行定時任務的。叫scheduleAtFixedRate
下面我們來分析一下，然后比較和上面的不同。
4、scheduleAtFixedRate方法
這個方法有兩個：
（1）scheduleAtFixedRate(task, time, period)
在時間等於或超過time的時候首次執行task，之后每隔period毫秒重復執行一次task 。這個time表示的是例如2019年11月11日上午11點11分11秒。指的是時刻。
（2）scheduleAtFixedRate(task, delay, period)
在delay時間之后，開始首次執行task，之后每隔period毫秒重復執行一次task ，這個delay表示的是延遲時間，比如說三秒后執行。
既然上面都已經有了4個定時器，為什么這里還要再增加幾個呢？我們來分析一下他們的區別：
分兩種情況： ① 首次計划執行的時間 schedule：如果第一次執行時間被delay了，隨后的執行時間按照上一次實際執行完的時間點進行計算 。scheduleAtFixedRate：如果第一次執行時間被delay了，隨后的執行時間按上一次開始的時間進行計算，並且為了趕上進度會多次執行任務，因此TimerTask中的執行體需要考慮同步。
②任務執行所需時間 schedule方法：下一次執行時間會不斷延后，因此參照的是上一次執行完成的時間點。scheduleAtFixedRate方法：下一次執行時間不會延后，因此存在並發性。我們可以看一下圖：
5、其他方法
我們已經明白了如何創建Timer和執行定時任務，如果在執行的時候我們突然改變主意，想要取消怎么辦呢？這里Timer當然為我們提供了。
（1）cancel：取消此計時器任務。
（2）scheduledExecutionTime()：返回此任務最近實際執行的安排執行時間。
6、任務調度
任務調度也就是說我們的線程如何去執行這些任務。其實在TimerThread調用了run來執行，我們看一下源碼。
也就是說其實真正執行任務調度的是mainLoop()，synchronized代碼塊只是為了確保在執行完之后能夠移除這個task。
而這個mainLoop方法的思想很簡單，就是拿出任務隊列中的第一個任務，如果執行時間還沒有到，則繼續等待，否則立即執行。源碼在這里就不再給出了。
三、Timer缺陷
上面從源碼的角度分析了一下Timer，因為用法很簡單，主要是源碼分析。說了這么多，Timer還是有一定的缺陷的，
1、Timer管理延時任務的缺陷
Timer在執行定時任務時只會創建一個線程，所以如果存在多個任務，且任務時間過長，超過了兩個任務的間隔時間，會發生一些缺陷。我們看一個例子：
這個例子中的功能是這樣的，第一個任務在1秒鍾之后開始執行，第二個任務在2秒鍾之后開始執行。
第一步：定義兩個TimerTask
還有一個：
第二步：我們測試一下：
我們在上面的Task1中會發現，任務2不是應該在32秒的時候執行嘛，怎么會在4秒鍾之后才執行。究其原因是任務1執行了3秒，但是線程只有一個，所以只能先把任務1執行完才去執行任務2。這就是其缺陷之一。
2、Timer當任務拋出異常時的缺陷
這個缺陷的意思是，其中有一個任務拋出了RuntimeException，那么所有的任務都會停止執行。這個演示起來很簡單。
第一步：聲明幾個定時任務
第二步：測試
我們來看一下結果：
正是Timer有很多的缺陷，所以出現了Timer的替代品ScheduledExecutorService，用來解決上面出現的問題。而且也出現了很多優秀的框架。具體的我會在后續文章中介紹。
OK，今天的文章到這，歡迎批評指正。