Java并发--ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor inherited from ThreadPoolExecutor . It is mainly used to run tasks after a given delay, or recurring tasks. ScheduledThreadPoolExecutor and Timer functions similar, but ScheduledThreadPoolExecutor more powerful and more flexible.

Timer corresponding to a single background thread, while background ScheduledThreadPoolExecutor can specify a plurality of threads corresponding to the constructor.

ScheduledThreadPoolExecutor operating mechanism

Performing a schematic ScheduledThreadPoolExecutor (Based JDK 6) shown below:

DelayQueue is an unbounded queue , so ThreadPoolExecutor in the maximumPoolSizeScheduledThreadPoolExecutor does not make sense (to set the size of maximumPoolSize no effect).

ScheduledThreadPoolExecutor execution is divided into two parts:

1. When you call ScheduledThreadPoolExecutor of scheduleAtFixedRate () method or scheduleWithFixedDelay () method, will be added to the DelayQueue ScheduledThreadPoolExecutor a realization of the ScheduledFutureTask RunnableScheduledFutur interface.
2. Thread pool thread to obtain ScheduledFutureTask from DelayQueue, and then perform the task.

ScheduledThreadPoolExecutor task Flow Chart:

ScheduledThreadPoolExecutor为了实现周期性的执行任务，对ThreadPoolExecutor做了如下
的修改：

• 使用DelayQueue作为任务队列。
• 获取任务的方式不同（后文会说明）。
• 执行周期任务后，增加了额外的处理（后文会说明）。

ScheduledThreadPoolExecutor的实现

ScheduledThreadPoolExecutor会把待调度的任务（ScheduledFutureTask）放到一个DelayQueue中。

ScheduledFutureTask主要包含3个成员变量，如下：

• long型成员变量time，表示这个任务将要被执行的具体时间。
• long型成员变量sequenceNumber，表示这个任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号。
• long型成员变量period，表示任务执行的间隔周期。

DelayQueue封装了一个PriorityQueue，这个PriorityQueue会对队列中的ScheduledFutureTask进排序。排序时，time小的排在前面（时间早的任务将被先执行）。如果两个ScheduledFutureTask的time相同，就比较sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（也就是说，如果两个任务的执行时间相同，那么先提交的任务将被先执行）。

ScheduledThreadPoolExecutor中的线程1执行某个周期任务的4个步骤：

1. 线程1从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask（DelayQueue.take()）。到期任务是指ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间。
2. 线程1执行这个ScheduledFutureTask。
3. 线程1修改ScheduledFutureTask的time变量为下次将要被执行的时间。
4. 线程1把这个修改time之后的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中（DelayQueue.add()）。

下面是DelayQueue.take()方法的源代码实现：

DelayQueue.take()的执行示意图：

如图所示，获取任务分为3大步骤：

1. 获取Lock。
2. 获取周期任务。
   • 如果PriorityQueue为空，当前线程到Condition中等待；否则执行下面的2.2。
   • 如果PriorityQueue的头元素的time时间比当前时间大，到Condition中等待到time时间；否则执行下面的2.3。
   • 获取PriorityQueue的头元素（2.3.1）；如果PriorityQueue不为空，则唤醒在Condition中等待的所有线程（2.3.2）。
3. 释放Lock。
   ScheduledThreadPoolExecutor在一个循环中执行步骤2，直到线程从PriorityQueue获取到一
   个元素之后（执行2.3.1之后），才会退出无限循环（结束步骤2）。

ScheduledThreadPoolExecutor中的线程执行任务的步骤4，把ScheduledFutureTask放入DelayQueue中的过程。下面是DelayQueue.add()的源代码实现。

DelayQueue.add()的执行示意图：
如图所示，添加任务分为3大步骤。

1. 获取Lock。
2. 添加任务。
   • 向PriorityQueue添加任务。
   • 如果在上面2.1中添加的任务是PriorityQueue的头元素，唤醒在Condition中等待的所有线程。
3. 释放Lock。