1. 定時(shí)器——基礎(chǔ)

Timer和TimerTask是我們用來(lái)在后臺(tái)線程中調(diào)度任務(wù)的 java util 類(lèi)。基本上，TimerTask是要執(zhí)行的任務(wù)，Timer是調(diào)度程序。

2.安排一次任務(wù)

(1)在給定的延遲之后

讓我們從在Timer的幫助下簡(jiǎn)單地運(yùn)行單個(gè)任務(wù)開(kāi)始：

@Test
public void givenUsingTimer_whenSchedulingTaskOnce_thenCorrect() {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on: " + new Date() + "n" +
              "Thread's name: " + Thread.currentThread().getName());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");    
    long delay = 1000L;
    timer.schedule(task, delay);
}

這會(huì)在一定的延遲后執(zhí)行任務(wù)，我們將其作為schedule()方法的第二個(gè)參數(shù)。

請(qǐng)注意，如果我們將其作為 JUnit 測(cè)試運(yùn)行，我們應(yīng)該添加一個(gè)Thread.sleep(delay * 2)調(diào)用以允許 Timer 的線程在 Junit 測(cè)試停止執(zhí)行之前運(yùn)行任務(wù)。

(2)在給定的日期和時(shí)間

現(xiàn)在讓我們看一下Timer#schedule(TimerTask, Date)方法，它的第二個(gè)參數(shù)是Date而不是long 。這允許我們?cè)谀硞€(gè)時(shí)刻安排任務(wù)，而不是延遲之后。

這一次，讓我們假設(shè)我們有一個(gè)舊的遺留數(shù)據(jù)庫(kù)，我們希望將其數(shù)據(jù)遷移到具有更好模式的新數(shù)據(jù)庫(kù)中。

我們可以創(chuàng)建一個(gè)DatabaseMigrationTask類(lèi)來(lái)處理這個(gè)遷移：

public class DatabaseMigrationTask extends TimerTask {
    private List<String> oldDatabase;
    private List<String> newDatabase;
    public DatabaseMigrationTask(List<String> oldDatabase, List<String> newDatabase) {
        this.oldDatabase = oldDatabase;
        this.newDatabase = newDatabase;
    }
    @Override
    public void run() {
        newDatabase.addAll(oldDatabase);
    }
}

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們用String的List來(lái) 表示這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。簡(jiǎn)而言之，我們的遷移包括將第一個(gè)列表中的數(shù)據(jù)放入第二個(gè)列表中。

要在所需的時(shí)刻執(zhí)行此遷移，我們必須使用 schedule ()方法的重載版本：

List<String> oldDatabase = Arrays.asList("Harrison Ford", "Carrie Fisher", "Mark Hamill");
List<String> newDatabase = new ArrayList<>();
LocalDateTime twoSecondsLater = LocalDateTime.now().plusSeconds(2);
Date twoSecondsLaterAsDate = Date.from(twoSecondsLater.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant());
new Timer().schedule(new DatabaseMigrationTask(oldDatabase, newDatabase), twoSecondsLaterAsDate);

如我們所見(jiàn)，我們將遷移任務(wù)以及執(zhí)行日期賦予schedule()方法。

然后在twoSecondsLater指示的時(shí)間執(zhí)行遷移：

while (LocalDateTime.now().isBefore(twoSecondsLater)) {
    assertThat(newDatabase).isEmpty();
    Thread.sleep(500);
}
assertThat(newDatabase).containsExactlyElementsOf(oldDatabase);

在此之前，不會(huì)發(fā)生遷移。

3.安排一個(gè)可重復(fù)的任務(wù)

既然我們已經(jīng)介紹了如何安排任務(wù)的單次執(zhí)行，那么讓我們看看如何處理可重復(fù)的任務(wù)。

再一次，Timer類(lèi)提供了多種可能性。我們可以設(shè)置重復(fù)以觀察固定延遲或固定速率。

固定延遲意味著執(zhí)行將在最后一次執(zhí)行開(kāi)始后的一段時(shí)間內(nèi)開(kāi)始，即使它被延遲(因此本身被延遲)。

假設(shè)我們希望每?jī)擅氚才乓淮稳蝿?wù)，第一次執(zhí)行需要一秒鐘，第二次執(zhí)行需要兩秒鐘，但會(huì)延遲一秒鐘。然后第三次執(zhí)行從第五秒開(kāi)始：

0s     1s    2s     3s           5s
|--T1--|
|-----2s-----|--1s--|-----T2-----|
|-----2s-----|--1s--|-----2s-----|--T3--|

另一方面，固定速率意味著每次執(zhí)行都將遵循初始計(jì)劃，無(wú)論之前的執(zhí)行是否已延遲。

讓我們重用之前的示例。在固定速率下，第二個(gè)任務(wù)將在三秒后開(kāi)始(由于延遲)，但第三個(gè)任務(wù)將在四秒后開(kāi)始(尊重每?jī)擅雸?zhí)行一次的初始計(jì)劃)：

0s     1s    2s     3s    4s
|--T1--|       
|-----2s-----|--1s--|-----T2-----|
|-----2s-----|-----2s-----|--T3--|

現(xiàn)在我們已經(jīng)介紹了這兩個(gè)原則，讓我們看看如何使用它們。

為了使用固定延遲調(diào)度，還有兩個(gè)schedule()方法的重載，每個(gè)都采用一個(gè)額外的參數(shù)來(lái)說(shuō)明以毫秒為單位的周期。

為什么要重載兩次?因?yàn)槿匀挥锌赡茉谀硞€(gè)時(shí)刻或某個(gè)延遲后開(kāi)始任務(wù)。

至于固定速率調(diào)度，我們有兩個(gè) scheduleAtFixedRate()方法，它們也以毫秒為單位。同樣，我們有一種方法可以在給定的日期和時(shí)間啟動(dòng)任務(wù)，另一種方法可以在給定的延遲后啟動(dòng)它。

同樣值得一提的是,如果一個(gè)任務(wù)需要更多的時(shí)間來(lái)執(zhí)行,它延遲整個(gè)鏈的執(zhí)行,我們是否使用固定的延遲或固定利率。

(1)與一個(gè)固定的延遲

現(xiàn)在讓我們想象我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)通訊系統(tǒng),每周發(fā)送電子郵件到我們的追隨者。在這種情況下,重復(fù)性任務(wù)似乎是理想的。

我們計(jì)劃每秒鐘通訊,基本上是垃圾郵件,但是發(fā)送是假的,我們好了。

首先,我們將設(shè)計(jì)一個(gè)NewsletterTask:

public class NewsletterTask extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Email sent at: " 
          + LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochMilli(scheduledExecutionTime()), 
          ZoneId.systemDefault()));
    }
}

在每次執(zhí)行時(shí),任務(wù)將打印它的預(yù)定時(shí)間,我們收集使用TimerTask # scheduledExecutionTime()方法。

那么如果我們想在固定延遲模式下每秒安排一次這個(gè)任務(wù)呢?我們必須使用前面提到的schedule()的重載版本：

new Timer().schedule(new NewsletterTask(), 0, 1000);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    Thread.sleep(1000);
}

當(dāng)然，我們只對(duì)少數(shù)情況進(jìn)行測(cè)試：

Email sent at: 2020-01-01T10:50:30.860
Email sent at: 2020-01-01T10:50:31.860
Email sent at: 2020-01-01T10:50:32.861
Email sent at: 2020-01-01T10:50:33.861

正如我們所見(jiàn)，每次執(zhí)行之間至少間隔一秒，但有時(shí)會(huì)延遲一毫秒。這種現(xiàn)象是由于我們決定使用固定延遲重復(fù)。

(2)固定利率

現(xiàn)在，如果我們要使用固定速率重復(fù)呢?然后我們將不得不使用scheduleAtFixedRate()方法：

new Timer().scheduleAtFixedRate(new NewsletterTask(), 0, 1000);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    Thread.sleep(1000);
}

這一次，執(zhí)行不會(huì)被之前的延遲：

Email sent at: 2020-01-01T10:55:03.805
Email sent at: 2020-01-01T10:55:04.805
Email sent at: 2020-01-01T10:55:05.805
Email sent at: 2020-01-01T10:55:06.805

(3)安排每日任務(wù)

接下來(lái)，讓我們每天運(yùn)行一次任務(wù)：

@Test
public void givenUsingTimer_whenSchedulingDailyTask_thenCorrect() {
    TimerTask repeatedTask = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");    
    long delay = 1000L;
    long period = 1000L * 60L * 60L * 24L;
    timer.scheduleAtFixedRate(repeatedTask, delay, period);
}

4.取消Timer和TimerTask

可以通過(guò)幾種方式取消任務(wù)的執(zhí)行。

(1)在Run中取消TimerTask

第一個(gè)選項(xiàng)是在TimerTask本身的run()方法實(shí)現(xiàn)中調(diào)用TimerTask.cancel()方法：

@Test
public void givenUsingTimer_whenCancelingTimerTask_thenCorrect()
  throws InterruptedException {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
            cancel();
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");    
    timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000L, 1000L);    
    Thread.sleep(1000L * 2);
}

(2)取消定時(shí)器

另一種選擇是在Timer對(duì)象上調(diào)用Timer.cancel()方法：

@Test
public void givenUsingTimer_whenCancelingTimer_thenCorrect() 
  throws InterruptedException {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");    
    timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000L, 1000L);    
    Thread.sleep(1000L * 2); 
    timer.cancel(); 
}

(3)在Run中停止TimerTask的線程

我們也可以在任務(wù)的run方法中停止線程，從而取消整個(gè)任務(wù)：

@Test
public void givenUsingTimer_whenStoppingThread_thenTimerTaskIsCancelled() 
  throws InterruptedException {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
            // TODO: stop the thread here
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");    
    timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000L, 1000L);    
    Thread.sleep(1000L * 2); 
}

注意run實(shí)現(xiàn)中的 TODO 指令;為了運(yùn)行這個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們需要真正停止線程。

在現(xiàn)實(shí)世界的自定義線程實(shí)現(xiàn)中，應(yīng)該支持停止線程，但在這種情況下，我們可以忽略棄用并在 Thread 類(lèi)本身上使用簡(jiǎn)單的停止API。

5. 計(jì)時(shí)器vs ExecutorService

我們還可以很好地利用 ExecutorService 來(lái)安排定時(shí)器任務(wù)，而不是使用定時(shí)器。

下面是一個(gè)快速示例，說(shuō)明如何以指定的時(shí)間間隔運(yùn)行重復(fù)任務(wù)：

@Test
public void givenUsingExecutorService_whenSchedulingRepeatedTask_thenCorrect() 
  throws InterruptedException {
    TimerTask repeatedTask = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    long delay  = 1000L;
    long period = 1000L;
    executor.scheduleAtFixedRate(repeatedTask, delay, period, TimeUnit.MILLISECONDS);
    Thread.sleep(delay + period * 3);
    executor.shutdown();
}

那么Timer和ExecutorService解決方案的主要區(qū)別是什么：

定時(shí)器可以對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的變化敏感;ScheduledThreadPoolExecutor不是。

Timer只有一個(gè)執(zhí)行線程;ScheduledThreadPoolExecutor可以配置任意數(shù)量的線程。

TimerTask中拋出的運(yùn)行時(shí)異常會(huì)殺死線程，因此以下計(jì)劃任務(wù)不會(huì)進(jìn)一步運(yùn)行;使用ScheduledThreadExecutor，當(dāng)前任務(wù)將被取消，但其余任務(wù)將繼續(xù)運(yùn)行。