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【原创】Java并发编程系列35 | ScheduledThreadPoolExecutor定时器收录于话题
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【003期】JavaSE面试题（三）：JavaSE语法（1）
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【005期】JavaSE面试题（五）：String类
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【008期】JavaSE面试题（八）：集合之List
【009期】JavaSE面试题（九）：集合之Set
【010期】JavaSE面试题（十）：集合之Map
【011期】JavaSE面试题（十一）：多线程（1）
【012期】JavaSE面试题（十二）：多线程（2）
【013期】JavaSE面试题（十三）：多线程（3）
【014期】JavaSE面试题（十四）：基本IO流
【015期】JavaSE面试题（十五）：网络IO流
【016期】JavaSE面试题（十六）：反射
【017期】JavaSE面试题（十七）：JVM之内存模型
【018期】JavaSE面试题（十八）：JVM之垃圾回收
【020期】JavaSE系列面试题汇总（共18篇）
【019期】JavaWeb面试题（一）：JDBC
【021期】JavaWeb面试题（二）：HTTP协议
【022期】JavaWeb面试题（三）：Cookie和Session
【023期】JavaWeb面试题（四）：JSP
【024期】JavaWeb面试题（五）：Filter和Listener
【025期】Java工具面试题（一）：版本控制工具
【026期】Java工具面试题（二）：项目管理工具
【027期】Java设计模式面试题
【028期】JavaWeb系列面试题汇总（共10篇）
【029期】JavaEE面试题（一）Web应用服务器
【030期】JavaEE面试题（二）SpringMVC
【031期】JavaEE面试题（三）Spring（1）
【032期】JavaEE面试题（四）Spring（2）
【033期】JaveEE面试题（五）MyBatis
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【035期】JavaEE面试题（七）SpringBoot（1）
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上一篇讲解了线程池的原理，这篇就在线程池基础上介绍基于线程池实现的定时器ScheduledThreadPoolExecutor：
ScheduledThreadPoolExecutor的用法
ScheduledThreadPoolExecutor源码分析
ScheduledThreadPoolExecutor执行过程分析
ScheduledThreadPoolExecutor 可以用来在给定延时后执行异步任务或者周期性执行任务，也就是我们说的定时器。ScheduledThreadPoolExecutor基于线程池，通过多线程实现延时和周期执行。
如下代码使用ScheduledThreadPoolExecutor实现：10ms后打印第一次，之后每隔30ms打印一次。
public class TimerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1. 创建线程池定时器
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(3);
// 2. 提交定时任务：10ms后打印第一次，之后每隔30ms打印一次
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(1);
}
}, 10, 30, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}第一种schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)；达到给定的延时时间后，执行任务，Runnable不能返回结果；
第二种schedule(Callablecallable, long delay, TimeUnit unit); 达到给定的延时时间后，执行任务，Callable可以返回结果；
第三种scheduleAtFixedRate(); 固定周期执行任务，每次执行的开始时间之间的间隔是固定的，最开始就能够确定之后每次执行的时间；
第四种scheduleWithFixedDelay(); 固定延时周期执行任务，上一次执行结束到下一次执行开始的间隔时间是固定的，由于每次执行任务花费时间不一定相同，所以只有在上次执行结束之后才能确定下次执行开始的时间。
/**
* 达到给定的延时时间后，执行任务
* @param command Runnable接口的任务，ScheduledFuture.get()获取结果为null
*/
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
/**
* 到给定的延时时间后，执行任务。
* @param callable 实现Callable接口的任务，ScheduledFuture.get()可获取任务结果
*/
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);
/**
* 固定周期执行任务
* @param initialDelay 第一次执行的延迟时间
* @param period 周期
*/
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
/**
* 固定延时周期执行任务
* @param initialDelay 第一次执行的延迟时间
* @param delay 上一次执行结束到下一次执行开始的间隔时间
*/
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);
ScheduledThreadPoolExecutor 继承了ThreadPoolExecutor，是一种特殊的线程池，拥有 execute()和 submit()提交异步任务功能。
ScheduledThreadPoolExecutor 类实现了ScheduledExecutorService，该接口定义了延时执行任务和周期执行任务的功能；
ScheduledThreadPoolExecutor 有两个重要的内部类：DelayedWorkQueue和ScheduledFutureTask。DelayedWorkQueue 实现了 BlockingQueue 接口，是一个阻塞队列；ScheduledFutureTask 继承了 FutureTask 类，是一个可以返回异步任务的结果的Runnable。
通过构造方法可以看到，创建ScheduledThreadPoolExecutor其实就是创建一个线程池，corePoolSize可以指定，maximumPoolSize为Integer.MAX_VALUE，任务队列为DelayedWorkQueue。
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
ThreadFactory threadFactory) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
RejectedExecutionHandler handler) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue(), handler);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue(), threadFactory, handler);
}
ScheduledThreadPoolExecutor 提交的任务时，将任务封装成 ScheduledFutureTask，当执行任务时通过ScheduledFutureTask的run()方法调用任务的run()方法。
ScheduledFutureTask的compareTo()方法用于延迟队列排序，按照执行时间的升序来排列，执行时间距离当前时间越近的任务在队列的前面。
private class ScheduledFutureTask<V>
extends FutureTask<V> implements RunnableScheduledFuture<V> {
private long time;// 下次执行时间
private final long period;// 周期
/**
* 比较方法，到下次执行时间短的任务优先
*/
public int compareTo(Delayed other) {
if (other == this) // compare zero if same object
return 0;
if (other instanceof ScheduledFutureTask) {
ScheduledFutureTask<?> x = (ScheduledFutureTask<?>)other;
long diff = time - x.time;
if (diff < 0)
return -1;
else if (diff > 0)
return 1;
else if (sequenceNumber < x.sequenceNumber)
return -1;
else
return 1;
}
long diff = getDelay(NANOSECONDS) - other.getDelay(NANOSECONDS);
return (diff < 0) ? -1 : (diff > 0) ? 1 : 0;
}
/**
* ScheduledThreadPoolExecutor提交的任务被封装成ScheduledFutureTask，所以任务执行要通过这个run()方法
*/
public void run() {
boolean periodic = isPeriodic();// 是否是周期执行
// 当前线程池运行状态下如果不可以执行任务，取消该任务
if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
cancel(false);
// 如果不是周期性任务，直接调用FutureTask中的run方法执行
else if (!periodic)
ScheduledFutureTask.super.run();
// 如果是周期性任务，调用FutureTask中的runAndReset方法执行
else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
setNextRunTime();// 计算下次执行该任务的时间
reExecutePeriodic(outerTask);// 将新任务再次放入线程池等待被执行任务
}
}
}DelayedWorkQueue 是一个基于小顶堆的数据结构，类似于 DelayQueue 和 PriorityQueue。DelayedWorkQueue 按照执行时间的升序来排列，执行时间距离当前时间越近的任务在队列的前面。之前已经详细介绍过 DelayQueue 和 PriorityQueue了，这里就不在重复了。
DelayedWorkQueue是存储ScheduledFutureTask阻塞队列。
插入元素时，会根据延期时间对元素排序，队头的元素是最先到期的；
取出元素时，只有在队头元素到期时才能够从队列中取元素。如果队头元素还有t时间到期，则将取出元素线程阻塞t时间，t时间到后再次尝试取出队头元素。
static class DelayedWorkQueue extends AbstractQueue<Runnable>
implements BlockingQueue<Runnable> {
// 队列初始容量
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
// 根据初始容量创建RunnableScheduledFuture类型的数组
private RunnableScheduledFuture<?>[] queue =
new RunnableScheduledFuture<?>[INITIAL_CAPACITY];
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private int size = 0;
//leader线程
private Thread leader = null;
//当较新的任务在队列的头部可用时，或者新线程可能需要成为leader，则通过该条件发出信号
private final Condition available = lock.newCondition();
/**
* 根据延期时间对元素排序，队头的元素是最先到期的
*/
public boolean offer(Runnable x) {}
/**
* 只有在队头元素到期时才能够从队列中取元素。
* 如果队头元素还有t时间到期，则将取出元素线程阻塞t时间，t时间到后再次尝试取出队头元素。
*/
public RunnableScheduledFuture<?> take() throws InterruptedException {}
// ......
}以上文的小示例为例，通过源码来分析ScheduledThreadPoolExecutor的执行过程。
示例代码：
public class TimerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1. 创建线程池定时器
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(3);
// 2. 提交定时任务：10ms后打印第一次，之后每隔30ms打印一次
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(1);
}
}, 10, 30, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}创建线程池定时器就是创建一个线程池：
/**
* Executors.newScheduledThreadPool(3);
*/
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}Runable任务封装成ScheduledFutureTask；
任务加入延时队列，同时在队列中按照执行的时间顺序排序，最先执行的任务在队头；
确保线程池中有活动线程，如果没有就启动一个。
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay, long period, TimeUnit unit) {
// 一些检查
if (command == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
if (period <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
// 将command封装成ScheduledFutureTask，包括下次执行时间和周期
ScheduledFutureTask<Void> sft = new ScheduledFutureTask<Void>(command,
null, triggerTime(initialDelay, unit), unit.toNanos(period));
RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
sft.outerTask = t;// 设置下次执行的任务
// 将ScheduledFutureTask类型的任务放入线程池延时执行，下文详细介绍
delayedExecute(t);
return t;
}
/**
* 将ScheduledFutureTask类型的任务放入线程池延时执行
*/
private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
// 线程池关闭了，走拒绝策略
if (isShutdown())
reject(task);
else {
// 无论如何，将任务加入延时队列，插入队列时会根据下次执行时间排序
super.getQueue().add(task);
// 特殊情况，插入队列后线程池关闭了，需要从队列中删除
if (isShutdown() &&
!canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
remove(task))
task.cancel(false);
else
ensurePrestart();// 确保线程池中有线程执行
}
}
/**
* 确保线程池中有线程执行
* 只有两种情况会启动线程：
* 1. 当前线程数小于corePoolSize，以corePoolSize为界限启动一个线程
* 2. 线程池参数corePoolSize=0且此时线程池中没有线程，以maximumPoolSize为界限启动一个线程
*/
void ensurePrestart() {
int wc = workerCountOf(ctl.get());
// 线程数小于corePoolSize，以corePoolSize为界限启动一个线程
if (wc < corePoolSize)
addWorker(null, true);
/*
* 线程数大于等于corePoolSize且线程数==0，其实就是线程池参数corePoolSize=0且此时线程池中没有线程
* 以maximumPoolSize为界限启动一个线程
*/
else if (wc == 0)
addWorker(null, false);
}线程池中的活动线程会循环到任务队列中取任务，当队头任务还没到期时，线程阻塞至队头任务到期时间，然后再取任务；
取出任务后执行，因为任务是ScheduledFutureTask类型（添加任务时封装的），执行ScheduledFutureTask.run()；
ScheduledFutureTask.run()执行当前任务，设置下次执行时间并将任务放入线程池；
线程池中的活动线程会循环到任务队列中取任务，...循环...
/**
* ScheduledThreadPoolExecutor提交的任务被封装成ScheduledFutureTask，所以任务执行要通过这个run()方法
*/
public void run() {
boolean periodic = isPeriodic();// 是否是周期执行
// 当前线程池运行状态下如果不可以执行任务，取消该任务
if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
cancel(false);
// 如果不是周期性任务，直接调用FutureTask中的run方法执行
else if (!periodic)
ScheduledFutureTask.super.run();
// 如果是周期性任务，调用FutureTask中的runAndReset方法执行
else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
setNextRunTime();// 计算下次执行该任务的时间
reExecutePeriodic(outerTask);// 将新任务再次放入线程池等待被执行任务
}
}
/**
* 计算下次执行该任务的时间
*/
private void setNextRunTime() {
long p = period;
if (p > 0)
time += p;
else
time = triggerTime(-p);
}
/**
* 将新任务再次放入线程池等待被执行任务
*/
void reExecutePeriodic(RunnableScheduledFuture<?> task) {
if (canRunInCurrentRunState(true)) {
super.getQueue().add(task);// 加入延时队列
// 删除不符合条件任务
if (!canRunInCurrentRunState(true) && remove(task))
task.cancel(false);
else
ensurePrestart();// 确保线程池中有线程执行
}
}Runable任务封装成ScheduledFutureTask；
任务加入延时队列，同时在队列中按照执行的时间顺序排序，最先执行的任务在队头；
确保线程池中有活动线程，如果没有就启动一个；
线程池中的活动线程会循环到任务队列中取任务，当队头任务还没到期时，线程阻塞至队头任务到期时间，然后再取任务；
取出任务后执行，因为任务是ScheduledFutureTask类型（添加任务时封装的），执行ScheduledFutureTask.run()；
ScheduledFutureTask.run()执行当前任务，设置下次执行时间并将任务放入线程池；
线程池中的活动线程会循环到任务队列中取任务，...循环...
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit) {
if (command == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
if (period <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
ScheduledFutureTask<Void> sft =
new ScheduledFutureTask<Void>(command,
null,
triggerTime(initialDelay, unit),
unit.toNanos(period));// z这里是period
RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
sft.outerTask = t;
delayedExecute(t);
return t;
}
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay,
long delay,
TimeUnit unit) {
if (command == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
if (delay <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
ScheduledFutureTask<Void> sft =
new ScheduledFutureTask<Void>(command,
null,
triggerTime(initialDelay, unit),
unit.toNanos(-delay));// 这里是-delay
RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
sft.outerTask = t;
delayedExecute(t);
return t;
}细节二：执行完一次后设置下次执行时间时，
/**
* 计算下次执行该任务的时间
*/
private void setNextRunTime() {
long p = period;
// p>0，scheduleAtFixedRate，下次执行开始时间=上次开始执行时间+周期
if (p > 0)
time += p;
// period<=0，scheduleWithFixedDelay，下次执行开始时间=上次结束执行时间+周期
else
time = triggerTime(-p);
}
long triggerTime(long delay) {
return now() +
((delay < (Long.MAX_VALUE >> 1)) ? delay : overflowFree(delay));
}1.ScheduledThreadPoolExecutor 可以用来在给定延时后执行异步任务或者周期性执行任务，也就是我们说的定时器。ScheduledThreadPoolExecutor基于线程池，通过多线程实现延时和周期执行。
2.ScheduledThreadPoolExecutor的四种用法：
【原创】01|开篇获奖感言
【原创】02|并发编程三大核心问题
【原创】03|重排序-可见性和有序性问题根源
【原创】04|Java 内存模型详解
【原创】05|深入理解 volatile
【原创】06|你不知道的 final
【原创】07|synchronized 原理
【原创】08|synchronized 锁优化
【原创】09|基础干货
【原创】10|线程状态
【原创】11|线程调度
【原创】12|揭秘 CAS
【原创】13|LockSupport
【原创】14|AQS 源码分析
【原创】15|重入锁 ReentrantLock
【原创】16|公平锁与非公平锁
【原创】17|读写锁八讲（上）
【原创】18|读写锁八讲（下）
【原创】19|JDK8新增锁StampedLock
【原创】20|StampedLock源码解析
【原创】21|Condition-Lock的等待通知
【原创】22|倒计时器CountDownLatch
【原创】22|倒计时器CountDownLatch
【原创】23|循环屏障CyclicBarrier
【原创】24|信号量Semaphore
【原创】25|交换器Exchangere
【原创】26|ConcurrentHashMap（上）
【原创】27|ConcurrentHashMap（下）
【原创】28|Copy-On-Write容器
【原创】29|ConcurrentLinkedQueue
【原创】30 | ThreadLocal
【原创】31 | 阻塞队列（上）
【原创】32 | 阻塞队列（下）
【原创】33 | 深入理解线程池（上）
【原创】34 | 深入理解线程池（下）
之前，给大家发过三份Java面试宝典，这次新增了一份，目前总共是四份面试宝典，相信在跳槽前一个月按照面试宝典准备准备，基本没大问题。
《java面试宝典5.0》(初中级)
《350道Java面试题：整理自100+公司》（中高级）
《资深java面试宝典-视频版》（资深）
《Java[BAT]面试必备》（资深）
分别适用于初中级，中高级，资深级工程师的面试复习。
内容包含java基础、javaweb、mysql性能优化、JVM、锁、百万并发、消息队列，高性能缓存、反射、Spring全家桶原理、微服务、Zookeeper、数据结构、限流熔断降级等等。
获取方式：点“在看”，V信关注上述Java最全面试题库号并回复 【面试】即可领取，更多精彩陆续奉上。
看到这里，证明有所收获
必须点个在看支持呀，喵
【原创】Java并发编程系列35 | ScheduledThreadPoolExecutor定时器
标签：epo his reset news remove 周期性任务 支持 val 必须
原文地址：https://blog.51cto.com/15009303/2552571
