Java如何實現定時任務
在我們程式設計過程中如果需要執行一些簡單的定時任務，無須做複雜的控制，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、例項以及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，執行緒用其安排以後在後臺執行緒中執行的任務。可安排任務執行一次，或者定期重複執行。由TimerTask：Timer 安排為一次執行或重複執行的任務。我們可以這樣理解Timer是一種定時器工具，用來在一個後臺執行緒計劃執行指定任務，而TimerTask一個抽象類，它的子類代表一個可以被Timer計劃的任務。
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執行緒，同時Timer類可以保證多個執行緒可以共享單個Timer物件而無需進行外部同步，所以Timer類是執行緒安全的。但是由於每一個Timer物件對應的是單個後臺執行緒，用於順序執行所有的計時器任務，一般情況下我們的執行緒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，那麼他就會“獨佔”計時器的任務執行執行緒，其後的所有執行緒都必須等待它執行完，這就會延遲後續任務的執行，使這些任務堆積在一起，具體情況我們後面分析。
當程式初始化完成Timer後，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，該方法有多中過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複的固定延遲執行。
schedule(TimerTask task,long delay) ：安排在指定延遲後執行指定的任務。
schedule(TimerTask task,long delay,long period) ：安排指定的任務從指定的延遲後開始進行重複的固定延遲執行。
同時也過載了scheduleAtFixedRate方法，scheduleAtFixedRate方法與schedule相同，只不過他們的側重點不同，區別後面分析。
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long period)：安排指定的任務在指定的時間開始進行重複的固定速率執行。
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long period)：安排指定的任務在指定的延遲後開始進行重複的固定速率執行。
TimerTask
TimerTask類是一個抽象類，由Timer 安排為一次執行或重複執行的任務。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，然後重寫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、例項
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>"timer begin...."<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>"Time's up!!!!"<span style="color: #000000">);
}
}
執行結果：
首先列印：timer begin....
3秒後列印：Time's up!!!!
2.2、在指定時間執行定時任務 [code]public class TimerTest02 { Timer timer;
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>"指定時間time=" +<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>"指定時間執行執行緒任務..."<span style="color: #000000">);
}
}
當時間到達11:39:00時就會執行該執行緒任務，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
指定時間執行執行緒任務...
2.3、在延遲指定時間後以指定的間隔時間迴圈執行定時任務
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>"本次執行該執行緒的時間為：" +<span style="color: #000000"> date);
}
}
執行結果：
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:47 CST 2014
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:49 CST 2014
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:51 CST 2014
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:53 CST 2014
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:55 CST 2014
本次執行該執行緒的時間為：Tue Jun 10 21:19:57 CST 2014
.................
對於這個執行緒任務,如果我們不將該任務停止,他會一直執行下去。
對於上面三個例項，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，如果指定的計劃執行時間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,long period)、schedule(TimerTask task,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的計劃時間會隨著前一個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，最後導致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執行完之後再執行，那麼這樣勢必會導致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註重儲存間隔時間的穩定。
3、scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long period)、scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long period)
在前面也提過scheduleAtFixedRate與schedule方法的側重點不同，schedule方法側重儲存間隔時間的穩定，而scheduleAtFixedRate方法更加側重於保持執行頻率的穩定。為什麼這麼說，原因如下。在schedule方法中會因為前一個任務的延遲而導致其後面的定時任務延時，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）、週期性地執行任務（每隔個1秒執行任務），但是，Timer存在一些缺陷。首先Timer對排程的支援是基於絕對時間的，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執行緒是不會捕獲異常的，如果TimerTask丟擲的了未檢查異常則會導致Timer執行緒終止，同時Timer也不會重新恢復執行緒的執行，他會錯誤的認為整個Timer執行緒都會取消。同時，已經被安排單尚未執行的TimerTask也不會再執行了，新的任務也不能被排程。故如果TimerTask丟擲未檢查的異常，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建立一個執行緒任務，如果存在多個執行緒，若其中某個執行緒因為某種原因而導致執行緒任務執行時間過長，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>"timerOne invoked,the time:" + (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">執行緒休眠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>"timerOne invoked,the time:" + (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後執行，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內部是一個執行緒，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丟擲異常缺陷
如果TimerTask丟擲RuntimeException，Timer會終止所有任務的執行。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>"我會不會執行呢？？"<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();
}
}
執行結果：timerOne丟擲異常，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是內部是單一執行緒，而ScheduledThreadPoolExecutor內部是個執行緒池，所以可以支援多個任務併發執行。
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>"timerOne,the time:" + (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>"timerTwo,</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();
}
}
執行結果：
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();
}
},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>"timerTwo invoked ....."<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();
}
}
執行結果：
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
timerTwo invoked .....
........................
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