04-java并发编程之定时线程池ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor介绍

• 之前介绍的ThreadPoolExecutor是java的普通线程池。而ScheduledThreadPoolExecutor是java提供的定时任务线程池。·
• ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor。它主要用来在给定的延迟之后运 行任务，或者定期执行任务。
• ScheduledThreadPoolExecutor的功能与Timer类似，但 它功能更强大、更灵活。Timer对应的是单个后台线程，而 ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数。
• ScheduledThreadPoolExecutor是一个实现类，可以在给定的延迟后运行命令，或者定期执行命令，适用于需要多个后台线程执行周期任务，同时为了满足资源 管理的需求而需要限制后台线程的数量的应用场景

ScheduledThreadPoolExecutor使用

// 常用
java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor#schedule() 定时任务
java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor#scheduleAtFixedRate() 固定速率连续执行
java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor#scheduleWithFixedDelay()非固定速率连续执行
java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue延迟队列

ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制

ScheduledThreadPoolExecutor的执行示意图如下图所示。

DelayQueue是一个*队列，所以ThreadPoolExecutor的maximumPoolSize在Scheduled- ThreadPoolExecutor中没有什么意义（设置maximumPoolSize的大小没有什么效果）。
ScheduledThreadPoolExecutor的执行主要分为两大部分。

• 1）当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或者scheduleWith- FixedDelay()方法时，会向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue添加一个实现了 RunnableScheduledFutur接口的ScheduledFutureTask。
• 2）线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask，然后执行任务。

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Scheduled- FutureTask进行排序。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）。

首先，让我们看看ScheduledThreadPoolExecutor中的线程执行周期任务的过程。

运行过程

下图是 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。

public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        for (;;) {
            RunnableScheduledFuture first = queue[0];
            if (first == null) //第一个有没有 没有等着
                available.await();
            else {
                long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);//到时间了
                if (delay <= 0)//到时间了
                    return finishPoll(first);
                else if (leader != null)
                    available.await();//因为没有执行线程初始化，所以等等什么时候有了自己被他人唤醒
                else {
                    Thread thisThread = Thread.currentThread();
                    leader = thisThread;
                    try {
                        available.awaitNanos(delay);//各种condition的awaitNanos 带时间的
                    } finally {
                        if (leader == thisThread)
                            leader = null;
                    }
                }
            }
        }
    } finally {
        if (leader == null && queue[0] != null)
            available.signal();
        lock.unlock();
    }
}