ScheduledThreadPoolExecutor繼承自ThreadPoolExecutor。他主要用來給定的延遲之後執行任務，或者定期執行任務。ScheduledThreadPoolExecutor的功能與Timer類似，但ScheduledThreadPoolExecutor功能更強大、更靈活。Timer對應的是單個後臺執行緒，而ScheduledThreadPoolExecutor可以在建構函式中指定多個對應的後臺執行緒數。

ScheduledThreadPoolExecutor的執行機制

ScheduledThreadPoolExecutor的執行示意圖（本文基於JDK 6）如下所示。

DelayQueue是一個無界佇列，所以ThreadPoolExecutor的maximumPoolSize在ScheduledThreadPoolExecutor中沒有什麼意義（設定maximumPoolSize的大小沒有什麼效果）。

ScheduledThreadPoolExecutor的執行主要分為兩大部分。

• 當呼叫ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或者scheduleWithFixedDelay()方法時，會向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue新增一個實現了RunnableScheduledFuture介面的ScheduledFutureTask。

• 執行緒池中的執行緒從DelayQueue中獲取SheduledFutureTask，然後執行任務。

ScheduledThreadPoolExecutor為了實現週期性的執行任務，對ThreadPoolExecutor做了如下的修改。

• 使用DelayQueue作為任務佇列。

• 獲取任務的方式不同。

• 執行週期任務後，增加了額外的處理。

ScheduledThreadPoolExecutor的實現

ScheduledThreadPoolExecutor會把待排程的任務（ScheduledFutureTask）放到一個DelayQueue中。

ScheduledFutureTask主要包含3個成員變數，如下。

• long型成員變數time，表示這個任務將要被執行的具體時間。
• long型成員變數sequenceNumber，表示這個任務被新增到ScheduledThreadPoolExecutor中的序號。
• long型成員變數period，表示任務執行的間隔週期。

DelayQueue封裝了一個PriorityQueue，這個PriorityQueue會對佇列中的ScheduledFutureTask進行排序。排序時，time小的排在前面（時間早的任務將被先執行）。如果兩個ScheduledFutureTask的time相同，就比較sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（也就是說，如果兩個任務的執行時間相同，那麼先提交的任務將被先執行）。

首先，讓我們看看ScheduledThreadPoolExecutor中的執行緒執行週期任務的過程。下圖是ScheduledThreadPoolExecutor中的執行緒1執行某個週期任務的4個步驟。

下面是對這4個步驟的說明。

1. 執行緒1從DelayQueue中獲取已到期的ScheduledFutureTask(DelayQueue.take())。到期任務是指ScheduledFutureTask的time大於等於當前時間。
2. 執行緒1執行這個ScheduledFutureTask。
3. 執行緒1修改ScheduledFutureTask的time變數為下次將要被執行的時間。
4. 執行緒1把這個修改time之後的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中（DelayQueue.add()）。

接下來，讓我們看看上面步驟1獲取任務的過程。下面是DelayQueue.take()方法的原始碼實現。

        public RunnableScheduledFuture take() throws InterruptedException {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lockInterruptibly();    // 1
            try {
                for (;;) {
                    E first = q.peek();
                    if (first == null)
                        available.await();
                    else {    // 2.1
                        long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
                        if (delay > 0)
                            long t1 = available.awaitNanos(delay);    // 2.2
                        else {
                            E x = q.poll();                // 2.3.1
                            assert x != null;
                            if(q.size() 1= 0)
                                available.singalAll();    // 2.3.2
                            return x;
                        }
                    }
                }
            } finally {    
                lock.unlock();                        // 3
            }
        }

下圖是DelayQueue.take()的執行示意圖。

如上圖所示，獲取任務分為3大步驟。
1、獲取Lock。
2、獲取週期任務。

• 如果PriorityQueue為空，當前執行緒到Condition中等待，否則執行下面的2.2。
• 如果PriorityQueue的頭元素的time時間比當前時間大，到Condition中等待到time時間；否則執行下面的2.3。
• 獲取PriorityQueue的頭元素（2.3.1）；如果PriorityQueue不為空，則喚醒在Condition中等待的所有執行緒（2.3.2）。

3、釋放Lock。

ScheduledThreadPoolExecutor在一個迴圈中執行步驟2，直到執行緒從PriorityQueue獲取到一個元素之後（執行2.3.1之後），才會退出無限迴圈（結束步驟2）。

最後，讓我們看看ScheduledThreadPoolExecutor中的執行緒執行任務的步驟4，把ScheduledFuture放入DelayQueue中的過程。下面是DelayQueue.add()的原始碼實現。

    public boolean offer(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();                            // 1
        try {               
            E first = q.peek();     
            q.offer(e);                         // 2.1
            if (first == null || e.compareTo(first) < 0) { 
                available.signalAll();          // 2.2
            }
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();                      // 3
        }
    }

下圖是DelayQueue.add()的執行示意圖。

如上圖所示，新增任務分為3大步驟。
1、獲取Lock。
2、新增任務。

• 向PriorityQueue新增任務。
• 如果在上面2.1中新增的任務是PriorityQueue的頭元素，喚醒在Condition中等待的所有執行緒。

3、釋放Lock。