Java源码 - Timer 定时器

Timer，定时器，一个功能强大的类。

线程通过它来安排以后需要在线程中执行的任务。该任务可以执行一次，也可以周期重复执行。

Timer类中包含了一个线程TimerThread、一个任务数组类TaskQueue。工作原理是 TimerThread不停的循环执行TaskQueue中的任务（TimerTask、定时任务）。

重要的成员变量：

public class Timer {
    /** 任务数组 */
    private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
    /** 计时器线程（封装了任务队列） */
    private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
    ………
}

TimerThread

我们先来分析一下TimerThread，它的主要工作就是循环执行TaskQueue类中数组的当前需要执行的TimerTask。

该类内容不多，直接上源码。

class TimerThread extends Thread {
    /** 是否有新的任务已经被调度，当没有执行 */
    boolean newTasksMayBeScheduled = true;
    /** 任务队列 */
    private TaskQueue queue;
    TimerThread(TaskQueue queue) {
        this.queue = queue;
    }
    /** 定时线程的run（）*/
    public void run() {
        try {
            mainLoop();
        } finally {
            // Someone killed this Thread, behave as if Timer cancelled
            synchronized(queue) {
                newTasksMayBeScheduled = false;
                queue.clear();  // Eliminate obsolete references
            }
        }
    }

    /** 定时器主循环*/
    private void mainLoop() {
        while (true) {
            try {
                TimerTask task;
                boolean taskFired;
                synchronized(queue) {
                    /** 等待任务数组非空 */
                    while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)
                        queue.wait();
                    if (queue.isEmpty())
                        break; // Queue is empty and will forever remain; die

                    // Queue nonempty; look at first evt and do the right thing
                    long currentTime, executionTime;
                    task = queue.getMin();                      /** 得到第一个任务*/
                    synchronized(task.lock) {                   /** 得到锁        */
                        if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {
                            queue.removeMin();
                            continue;  // No action required, poll queue again
                        }
                        currentTime = System.currentTimeMillis();
                        executionTime = task.nextExecutionTime;
                        if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) { /** 比较任务是否满足执行条件：时间是否到达。时间到了执行*/
                            if (task.period == 0) {                            /** 是否是周期任务，不是周期任务则执行、并删除*/
                                queue.removeMin();
                                task.state = TimerTask.EXECUTED;
                            } else {                                           /**  是周期函数，执行、并重新计算下一次的执行时间*/
                                queue.rescheduleMin(
                                  task.period<0 ? currentTime   - task.period
                                                : executionTime + task.period);
                            }
                        }
                    }
                    if (!taskFired)                                    /** 任务的规定时间没到，则更新需要等待的时间，以备下一次执行*/         
                        queue.wait(executionTime - currentTime);
                }
                if (taskFired)  
                    task.run();
            } catch(InterruptedException e) {
            }
        }
    }
}

上面代码我们可以看到，TimerThread线程的run（）主要工作是执行TaskQueue queue.getMin()返回的任务task，

1、task的执行时间达到，那么我们执行该任务，如果是周期任务，更新下一次的执行时间，如果是一次性任务，执行之后从任务数组中删除。

2、task执行时间未达到，更新数组queue中全部任务需要等待的时间。

那么TaskQueue又是怎么工作的呢？

TaskQueue

上文已经说到，TaskQueue是保存了一个任务数组的类。

源码我们可以看到，主要成员变量为 TimerTask[] queue 其实就是一个任务数组。

我们上文中queue.getMin()：返回编号为1的任务，也就是距离当前执行时间最短的那个任务。编号为0不用。

该数组排序是根据任务的等待时间安装堆排序的方法进行放置。

class TaskQueue {
    /** 堆化排序*/
    private TimerTask[] queue = new TimerTask[128];
    private int size = 0;
    /** 返回任务的数量*/
    int size() {
        return size;
    }
    /** 增加task到任务队列中 */
    void add(TimerTask task) {
        // 如果有必要扩展队列大小
        if (size + 1 == queue.length)
            queue = Arrays.copyOf(queue, 2*queue.length);

        queue[++size] = task;
        fixUp(size);
    }
    /** 得到第一个任务*/
    TimerTask getMin() {
        return queue[1];
    }
    /** 得到指定任务*/
    TimerTask get(int i) {
        return queue[i];
    }
    /** 删除第一个任务*/
    void removeMin() {
        queue[1] = queue[size];
        queue[size--] = null;  // Drop extra reference to prevent memory leak
        fixDown(1);
    }
    /** 删除指定任务 */
    void quickRemove(int i) {
        assert i <= size;
        queue[i] = queue[size];
        queue[size--] = null;  // Drop extra ref to prevent memory leak
    }
    /** 重写调度第一个任务 */
    void rescheduleMin(long newTime) {
        queue[1].nextExecutionTime = newTime;
        fixDown(1);
    }
    /** 任务数组是否为空*/
    boolean isEmpty() {
        return size==0;
    }
    /** 清空任务数组 */
    void clear() {
        // Null out task references to prevent memory leak
        for (int i=1; i<=size; i++)
            queue[i] = null;

        size = 0;
    }

    /** 对第k个任务进行重新排序（堆排序），（默认其他任务顺序正常）*/
    private void fixUp(int k) {
        while (k > 1) {
            int j = k >> 1;
            if (queue[j].nextExecutionTime <= queue[k].nextExecutionTime)
                break;
            TimerTask tmp = queue[j];  queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp;
            k = j;
        }
    }
    /** 用于重排一个个任务*/
    private void fixDown(int k) {
        int j;
        while ((j = k << 1) <= size && j > 0) {
            if (j < size &&
                queue[j].nextExecutionTime > queue[j+1].nextExecutionTime)
                j++; // j indexes smallest kid
            if (queue[k].nextExecutionTime <= queue[j].nextExecutionTime)
                break;
            TimerTask tmp = queue[j];  queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp;
            k = j;
        }
    }
    /** 堆化排序 */
    void heapify() {
        for (int i = size/2; i >= 1; i--)
            fixDown(i);
    }
}

TimerTask

另外还有一个重要的类就是：TimerTask定时任务。

TimerTask是我们直接需要执行任务的具体内容。其中的run（），就是我们想要在某个时间做的具体事务。

/*********************************************************
 *  TimerTask 安排为一次执行或重复执行的任务
 *  实际上是一个实现了Runnable接口的类。具体执行任务为run()
 *
 ********************************************************/
public abstract class TimerTask implements Runnable {
    /** 锁 */
    final Object lock = new Object();
    /** 任务的当前状态 */
    int state = VIRGIN;
    /** 任务还没有被调度安排 */
    static final int VIRGIN = 0;
    /** 表示已经被调度安排，没有被执行*/
    static final int SCHEDULED   = 1;
    /** 已经被执行或者正在执行，没有被取消 */
    static final int EXECUTED    = 2;
    /** 已经被取消 */
    static final int CANCELLED   = 3;
    /** 下一次的执行时间*/
    long nextExecutionTime;
    /** 任务周期*/
    long period = 0;
    /** 构造器*/
    protected TimerTask() {
    }
    /** 按时执行的操作*/
    public abstract void run();
    /** 取消计时器任务 */
    public boolean cancel() {
        synchronized(lock) {
            boolean result = (state == SCHEDULED);
            state = CANCELLED;
            return result;
        }
    }
    /** 返回此任务最近实际执行的安排执行时间 */
    public long scheduledExecutionTime() {
        synchronized(lock) {
            return (period < 0 ? nextExecutionTime + period
                               : nextExecutionTime - period);
        }
    }
}

Java源码 - Timer 定时器

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