1 关于 (时间宝贵的小姐姐请跳过)

本教程是基于Java定时任务调度工具详解之Timer篇的学习笔记。

• 什么是定时任务调度
  基于给定的时间点，给定的时间间隔或者给定的执行次数自动执行的任务。
  
• 在Java中的定时调度工具
  • Timer
    
  • Quartz
• 两者主要区别
  1. 出身上，Timer是Java提供的原生Scheduler(任务调度)工具类，不需要导入其他jar包；而Quartz是OpenSymphony开源组织在任务调度领域的一个开源项目,完全基于Java实现。
     

  2. 功能上，如需要实现在某个具体时间执行什么任务的话，Timer足以胜任；如需要实现每个星期六8点闹钟提醒之类的复杂任务，就需要用Quartz。因此，Quartz在时间控制上的功能远比Timer强大和完善。

  3. 底层上，Timer使用一个后台线程去执行定时任务，Quartz拥有后台线程执行池(类比JDBC连接池)，能够使用多个执行线程去执行定时任务。

简而言之，Quartz > Timer，Timer是被动地根据既定时间去调度任务的，Quartz则是自己主动定制时间规则去支持更加丰富地调度方法。
本文主要是讲解Timer工具类的，故而下文中不会过多讨论Quartz。

• 前导知识

Timer, Quartz的使用	Quartz, Spring的整合
Java编程知识	Spring基础知识

2 Timer简介和配套视频课程

Timer类位于java.util包下，有关Timer类的详细描述信息请点击这里访问Oracle Java的官方api文档查阅。

Timer工具类图是Timer工具类及有关类的类图。

快速开始：

/*
 * Foo.java -- JDK 1.8
 */

package timer;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Description:
 * <p>
 * <p>
 * @author ascribed
 * @date 2019-04-03 Wed PM 19:15:08
 */

public class Foo {  
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer(); // 1. 创建Timer实例，关联线程不能是daemon(守护/后台)线程
        FooTimerTask fooTimerTask = new FooTimerTask(); // 2. 创建任务对象
        timer.schedule(fooTimerTask, 3000L, 2000L); // 3. 通过Timer定时定频率调用fooTimerTask的业务代码
    }
}

class FooTimerTask extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        // TODO 业务代码......
        System.out.println("Hello Timer!");
    }
}

3 Timer函数和综合运用

3.1 Timer定时函数的用法

注意：Timer类在时间granularity(粒度)是毫秒级的，实际上Timer的schedule系列方法获取时间的方式是System.currentTimeMillis()(当前时间与Unix元年之差，类型为long)，最多只能到毫秒级，而一些操作系统的计时精度会达到1/10毫秒。

3.1.1 schedule()方法的4种用法

1. schedule(TimerTask task, Date time)
   作用
   在时间等于或超过time的时候执行且仅执行一次task (单次)。
   源码
   

    public void schedule(TimerTask task, Date time) {
        sched(task, time.getTime(), 0);
    }

1. schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)
   作用
   时间等于或超过firstTime时首次执行task，之后每隔peroid毫秒重复执行一次task (多次)。
   源码
   

    public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) {
        if (delay < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
        if (period <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, -period);
    }

1. schedule(TimerTask task, long delay)
   作用
   等待delay毫秒后执行且仅执行一次task (单次)。
   源码
   

    public void schedule(TimerTask task, long delay) {
        if (delay < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
    }

1. schedule(TimerTask task, long delay, long period)
   作用
   等待delay毫秒后首次执行task, 之后每个period毫秒重复执行一次task (多次)。
   源码
   

    public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period) {
        if (delay < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
        if (period <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, period);
    }

3.1.2 scheduleAfixRate()的2种用法

1. scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)
   作用
   时间等于或超过time时首次执行task,之后每隔peroid毫秒重复执行一次task (多次, 同schedule第2种用法)。
   源码
   

    public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period) {
        if (delay < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
        if (period <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
        sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, period);
    }

1. scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)
   作用
   等待delay毫秒后首次执行task, 之后每个period毫秒重复执行一次task (多次, 同schedule第4种用法)。
   源码
   

    public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period) {
        if (period <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
        sched(task, firstTime.getTime(), period);
    }

笔记:

1. schedule()和scheduleAtFixedRate()方法都能实现对任务的一次或多次调度。
2. schedule()按是否可重复执行分为单次和多次，按任务初次执行计算方式分为delay(long型延迟毫秒数)和time(Date型时间)。
   
3. schedule()和scheduleAtFixedRate()最终都是调用Timer类下的sched()方法实现的。
   演示代码包含DemoTimer.java和TimerUtils.java，代码清单：

/*
 * DemoTimer.java -- JDK 1.8
 */

package timer;

import java.util.Calendar;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Description:
 * <p>
 * <p>
 * @author ascribed
 * @date 2019-04-03 Wed PM 18:37:03
 */

public class DemoTimer {
    public static void main(String[] args) {
        Calendar calendar = TimerUtils.current();
        TimerUtils.miscellaneous("Current time is : ", calendar.getTime());
        calendar.add(Calendar.SECOND, 3); // 当前时间加3秒

        Timer timer = new Timer(); 
        DemoTimerTask demoTimerTask = new DemoTimerTask("No. 1"); 
        
        demoTimerTask.setName("schedule1"); 
        timer.schedule(demoTimerTask, calendar.getTime()); // 3.1.1.1
        
//        demoTimerTask.setName("schedule2");
//        timer.schedule(demoTimerTask, calendar.getTime(), 2000); // 3.1.1.2
//        
//        demoTimerTask.setName("schedule3");
//        timer.schedule(demoTimerTask, 3000); // 3.1.1.3
//        
//        demoTimerTask.setName("schedule4");
//        timer.schedule(demoTimerTask, 3000, 2000); // 3.1.1.4
//        
//        demoTimerTask.setName("scheduleAtFixedRate1");
//        timer.scheduleAtFixedRate(demoTimerTask, calendar.getTime(), 2000); // 3.1.2.1
//        
//        demoTimerTask.setName("scheduleAtFixedRate2"); 
//        timer.scheduleAtFixedRate(demoTimerTask, 3000, 2000); // 3.1.2.2
    }
}

class DemoTimerTask extends TimerTask {

    String name; // 任务名

    public DemoTimerTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        TimerUtils.miscellaneous("Current time is : ", TimerUtils.current().getTime());
        System.out.println("Current exec name is : " + name); // 打印当前name的内容
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

/*
 * TimerUtils.java -- JDK 1.8
 */

package timer;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Description:
 * <p>
 * <p>
 * @author ascribed
 * @date 2019-04-03 Wed PM 18:40:26
 */

public class TimerUtils {
    final static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); // 定义日期格式
    static Calendar current() {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance(); // 通过静态工厂方法创建Calendar实例
        return calendar;
    }
    static void schedtime(TimerTask task) {
        System.out.println("scheduled time is " + sdf.format(task.scheduledExecutionTime()));
    }
    
    static void miscellaneous(String str, Date date) {
        System.out.println(str + sdf.format(date));
    }
}

3.2 其他重要函数

3.2.1 TimerTask的cancel(), scheduledExecutionTime()

1. cancel()
   作用
   终止此计时器，丢弃所有当前已安排(scheduled)的任务。
   说明
   通过查看源码，TimerTask的实现机制是通过设置标志位来记录timer task的状态，调用cancel()方法的timer task实例并没有从相应TaskQueue队列移除，这是和Timer类的cancel()方法不同之处。
   源码
   

    public boolean cancel() {
        synchronized(lock) {
            boolean result = (state == SCHEDULED);
            state = CANCELLED;
            return result;
        }
    }
    

1. scheduledExecutionTime()
   作用
   从此计时器的任务队列中移除所有已取消(canceled)的任务。
   返回值
   从队列中移除的任务数。
   源码
   

    public long scheduledExecutionTime() {
        synchronized(lock) {
            return (period < 0 ? nextExecutionTime + period
                               : nextExecutionTime - period);
        }
    }

演示代码清单：

/*
 * CancelTest.java -- JDK 1.8
 */

package timer;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Description:
 * <p>
 * <p>
 * @author ascribed
 * @date 2019-04-03 Wed PM 19:43:04
 */

public class CancelTest {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask("schedule");
        TimerUtils.miscellaneous("Current time is : ", TimerUtils.current().getTime());
        timer.schedule(myTimerTask, 3000, 2000); // 3.2.1
//        timer.schedule(myTimerTask, 3000); // 3.3.2
//        TimerUtils.schedtime(myTimerTask);
    }
}
class MyTimerTask extends TimerTask {
    private String name;
    private Integer count = 0;
    
    public MyTimerTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (count < 3) {
            TimerUtils.miscellaneous("Current time is : ", TimerUtils.current().getTime());
            System.out.println("Current exec name is : " + name);
            count++;
        } else {
            cancel();
            System.out.println("Task canceled");
            System.exit(0);
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

3.2.2 Timer的cancel(), purge()

1. cancel()
   作用
   终止此计时器，丢弃所有当前已安排的任务。
   源码
   

    public void cancel() {
        synchronized(queue) {
            thread.newTasksMayBeScheduled = false;
            queue.clear();
            queue.notify();  // 防止队列已为空的处理
        }
    }

1. purge()
   作用
   purge，意为净化；(将不需要的东西)从......清除，相比消灭显得优雅一些。从此计时器的任务队列中移除所有已取消的任务。
   返回值
   从队列中移除的任务数。
   源码
   

     public int purge() {
         int result = 0;

         synchronized(queue) {
             for (int i = queue.size(); i > 0; i--) {
                 if (queue.get(i).state == TimerTask.CANCELLED) {
                     queue.quickRemove(i);
                     result++;
                 }
             }

             if (result != 0)
                 queue.heapify();
         }

         return result;
     }
}

演示代碼：

/*
 * CancelTest.java -- JDK 1.8
 */

package timer;

import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Description:
 * <p>
 * <p>
 * @author ascribed
 * @date 2019-04-03 Wed PM 19:43:04
 */

public class CancelTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        MyTimerTask task1 = new MyTimerTask("task1");
        MyTimerTask task2 = new MyTimerTask("task2");
        TimerUtils.miscellaneous("start time is : ", new Date());
        // task1首次执行是距离现在时间2秒后，之后每隔2秒执行一次
        // task2首次执行是距离现在时间1秒后，之后每隔2秒执行一次
        timer.schedule(task1, 1000, 2000); // 奇数次执行
        timer.schedule(task2, 2000, 2000); // 偶数次执行
//        System.out.println("current canceled task number is : " + timer.purge());
        Thread.sleep(5000); // 当前线程休眠5秒后cancel生效，没有此句立即触发cancel
        TimerUtils.miscellaneous("cancel time is : ", new Date());
        /*3.2.2.1
        下面两句执行完后程序只剩下后台线程，JRE判定当前程序结束
        因为当前程序只有后台线程，所有前台线程结束，后台的工作无前台线程使用就是没有意义的
         */
        timer.cancel(); // 当前线程若检测到timer对队列中的任务进行调度则终止timer并从任务队列移除所有任务
        System.out.println("Tasks all canceled!"); // 若此句输出后看到还有任务运行则停止所有运行的程序，这可能是之前运行的程序未终止
        // 3.2.2.2
//        task1.cancel(); // 当前线程每次检测到timer对task1进行schedule取消task1
//        System.out.println("current canceled task number is : " + timer.purge());
    }
}

class MyTimerTask extends TimerTask {
    private String name;
    private Integer count = 0;

    public MyTimerTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (count < 3) {
            TimerUtils.miscellaneous("Current time is : ", TimerUtils.current()
                    .getTime());
            System.out.println("Current exec name is : " + name);
            count++;
        } else {
            cancel();
            System.out.println("Task canceled");
            System.exit(0);
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

3.3 schedule()和scheduledAtFixedRate()的区别

两种情况看区别

• 首次计划执行的时间在早于当前的时间
  1. schedule方法的"fixed-delay"
     "fixed-delay"，用代码的形式理解就是scheduleAtfixedDelay()；如果第一次执行时间被delay了，随后的执行时间按照上一次实际执行完成的时间点进行计算。
     
  2. scheduleAtFixedRate方法的"fixed-rate"
     "fixed-rate"，义如其名；如果第一次执行时间按照上一次开始的时间点进行计算，并且为了赶上进度会多次执行任务，因此TimerTask中的执行体需要考虑同步。
• 任务执行所需的时间超出任务的执行周期间隔
  1. schedule方法
     下一次执行时间相对于上一次实际执行完成的时间点，因此执行时间会不断延后。
     
  2. scheduledAtFixedRate方法
     下一次执行时间相对于上一次开始的时间点，因此执行时间一般不会延后，因此存在并发性。

4 Timer的缺陷

天生的两种缺陷

• 管理并发任务的缺陷
  Timer有且仅有一个线程去执行定时任务，如果存在多个任务，且任务时间过长，会导致执行结果与预期不符。

• 当任务抛出异常时的缺陷
  如果TimerTask抛出RuntimeException，Timer会停止所有任务的运行。

  Timer的使用禁区

• 对时效性要求较高的多任务并发作业
  

• 对复杂的任务的调度