Jave 定时任务：使用Timer类执行定时任务为何会发生任务阻塞？如何解决？

淡淡的烟草味﹌ 2024-02-18 12:14 39阅读 0赞

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> JDK: 1.8

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#### 文章目录 ####

*  一、Timer类是什么？
 *  二、Timer类主要由哪些部分组成？
 *   *  1.TaskQueue
     *  2. TimerThread
 *  三、示例代码分析
 *  四、自定义TimerTask为什么会发生任务相互阻塞的问题？
 *   *  4.1 使用schedule添加任务，如任务执行超时，会导致任务丢失（少执行）
     *  4.2 使用scheduleAtFixedRate添加任务，如任务执行超时，会导致任务执行时间乱掉，下一个任务会马上执行
 *  五、Timer类的应用特性
 *  六、如何解决任务阻塞问题？

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![在这里插入图片描述][39174657c6f24a5883da986245a8286c.jpeg_pic_center]

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`提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考`

## 一、Timer类是什么？ ##

**Java Timer类是一个用于调度任务的类，它可以在指定的时间间隔内执行一次或多次任务**。它提供了一种简单的方式来安排和执行定时任务，可以用于各种应用程序中，如计划任务、定时器等。

Java Timer类位于java.util包中，它有两个主要的子类：Timer和TimerTask。其中，Timer类用于调度任务，而TimerTask类则表示一个具体的任务，需要实现run()方法来定义任务的具体行为。

使用Java Timer类可以方便地创建和管理定时任务，**`但需要注意的是，它的精度有限，如果需要更高精度的任务调度，可以考虑使用ScheduledThreadPoolExecutor等其他工具。`**

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## 二、Timer类主要由哪些部分组成？ ##

![在这里插入图片描述][ea738182aac3440cacdbd330813a93c3.png]

### 1.TaskQueue ###

官方解释

> **The timer task queue：This data structure is shared with the timer thread. The timer produces tasks, via its various schedule calls, and  
> the timer thread consumes, executing timer tasks as appropriate, and  
> removing them from the queue when they’re obsolete.**

![在这里插入图片描述][9eeb3ba1c33d4a049eac65155eeec10f.png]

> **`一句话，就是一个用于存储和处理任务的队列，里面存放TimeTask`**

### 2. TimerThread ###

官方解释

> **The timer thread.**

![在这里插入图片描述][9182d421ebc34bb4bdf90538cd5b5892.png]

> **`显而易见，就是处理线任务的线程`**

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## 三、示例代码分析 ##

示例代码如下所示

import java.util.Date;
    import java.util.Timer;
    import java.util.TimerTask;
    
    public class myTimerTest {
        
    
        public static void main(String[] args){
        
            Timer timer = new Timer(); //任务执行
            for (int i = 0; i < 2 ; i++) {
        
               TimerTask timerTask = new FooTimerTask("FooTimerTask"+i);
               //将timerTask以当前时间执行，以2秒时间为间隔再次触发，即12：00：00执行，那么12：00：02 会再次触发执行
               timer.schedule(timerTask,new Date(),2000);//任务添加
            }
    
        }
    }
    
    class FooTimerTask extends TimerTask {
        
    
        private String name;
    
        public FooTimerTask(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            try {
        
                System.out.println(name+" - startTime = "+new Date());
                //延迟3秒执行
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println(name+" - endTime = "+new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

注意

> **其中，任务会在 Timer timer = new Timer();时执行，而并非大家认为的在timer.schedule(timerTask,new Date(),2000);时执行，该代码是将该timerTask添加到TaskQueue中（任务队列中）**

不信，请看如下的源代码

**①在new Timer()时执行任务**  
![在这里插入图片描述][4ef10ec63dda4c57ad2a2839f8869e23.png]

![在这里插入图片描述][72c555ab9fc94a5485f82511555a94df.png]  
![在这里插入图片描述][9331f33b77f24c44b8df146d0716f45d.png]

![在这里插入图片描述][76aeff64a49745be9b8c27e7ac1e44c6.png]

**②在timer.schedule(timerTask,new Date(),2000)时添加任务至任务队列中**  
![在这里插入图片描述][e656ef05e0b449fabd4829a1d7c5e674.png]  
![在这里插入图片描述][039a3928799d41fba56a9d896b1578bc.png]

> **通过上述源代码演示，Timer类是在new Timer()中以多线程的方式运行TimerThread的start()方法，进而调用其中的run()方法。而我们自子自定义的FooTimerTask 的run()方法却是以单线程的方式被调用。**  
> **在TimerThread中的run方法中mainLoop方法里以死循环不断检查是否有任务需要开始执行了，有就执行它，执行任务也是用这个线程执行。**

**何以见得？**

在mainLoop方法中  
![在这里插入图片描述][faea56d857cc45f5a6a1d519776d4ec1.png]  
我们自定义的FooTimerTask会以**单线程的方式**执行，**`这样任务可能会相互阻塞`**

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## 四、自定义TimerTask为什么会发生任务相互阻塞的问题？ ##

### 4.1 使用schedule添加任务，如任务执行超时，会导致任务丢失（少执行） ###

示例代码如下所示

public class myTimerTest {
        
    
        public static void main(String[] args){
        
            Timer timer = new Timer(); //任务执行
            for (int i = 0; i < 2 ; i++) {
        
               TimerTask timerTask = new FooTimerTask("FooTimerTask"+i);
               //将timerTas以当前时间执行，间隔2s后触发执行，比如在12：00：00执行timerTas，下一次触发就是12：00：02时执行，余者类推
               timer.schedule(timerTask,new Date(),2000);//任务添加
            }
    
        }
    }
    
    class FooTimerTask extends TimerTask {
        
    
        private String name;
    
        public FooTimerTask(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            try {
        
                System.out.println(name+" - startTime = "+new Date());
                //延迟3秒执行
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println(name+" - endTime = "+new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

示例运行如下

![在这里插入图片描述][e89bcc48a66e475ea94d9c64b94a8c22.png]

这里有个问题：根据上述代码定义，自定义timerTask会在间隔2s后执行，而timerTask自己的执行会延迟3s才会真正结束，那么我们所推测它的执行场景应该是这样的：

> **假如任务A在12：00：00开始执行，12：00：03执行结束，那么下一个任务B将会在12：00：05开始执行**

但上述代码的运行结果却与我们的推测 **`大相径庭`**

**思考①**

> 那如果timerTask去掉延迟3s的代码，运行结果应该是如“**任务A在12：00：00开始执行，12：00：0执行结束，那么下一个任务B将会在12：00：03开始执行**”这样执行吧？

代码示例如下

class FooTimerTask extends TimerTask {
        
    
        private String name;
    
        public FooTimerTask(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            System.out.println(name+" - startTime = "+new Date());
            System.out.println(name+" - endTime = "+new Date());
    //        try {
        
    //            System.out.println(name+" - startTime = "+new Date());
    //            //延迟3秒执行
    //            Thread.sleep(3000);
    //            System.out.println(name+" - endTime = "+new Date());
    //        } catch (InterruptedException e) {
        
    //            e.printStackTrace();
    //        }
        }
    }

运行如下  
![在这里插入图片描述][7fb2c6a46d4e41288dcb3dbce0fcf01c.png]  
看来，**任务阻塞的问题就出现在延迟3s的代码上**

**思考②**

> **如果一个任务本身执行时间过长，超过预设的时间间隔（即任务执行超时），为什么会发生任务阻塞的问题？**

任务阻塞问题；会导致后面的任务往后推移，预想在这个间隔内存在的任务执行就没了，任务少执行了【假如在10s的时间段内，任务正常执行5次，假如发生任务超时，可能会执行3-4次】

通过如下追踪源代码可知

①追踪进入schedule()方法中  
![在这里插入图片描述][5159319b7a324c5d9f3daf0698f5de99.png]

> **注意：schedule方法将period值加了负号，即-period**

②追踪进入sched()方法中  
![在这里插入图片描述][b800857f7512458f80ce9422204c2323.png]

> **任务task的nextExecutionTime被赋值为time（传入的时间）**

③追踪进入run()方法中的mainLoop()方法中  
![在这里插入图片描述][4d4d04e3f3bc4a51a73dce7c86994997.png]

④追踪进入queue.rescheduleMin()方法中  
![在这里插入图片描述][814d491c5e3746758d984e83585260cd.png]  
⑤追踪进入fixDown()方法中  
![在这里插入图片描述][d7f01bb778e74fb3a64d3f5880d8f9e5.png]

结论

> **`由此可知，schedule里Timertask真正的执行时间取决上一个任务的结束时间，并非以预设的时间为准，故如某一个任务执行超时，则有可能出现任务丢失的问题`**

### 4.2 使用scheduleAtFixedRate添加任务，如任务执行超时，会导致任务执行时间乱掉，下一个任务会马上执行 ###

示例代码如下所示

public class myTimerTest {
        
    
        public static void main(String[] args){
        
            Timer timer = new Timer(); //任务执行
            for (int i = 0; i < 2 ; i++) {
        
               TimerTask timerTask = new FooTimerTask("FooTimerTask"+i);
                timer.scheduleAtFixedRate(timerTask,new Date(),2000);
            }
        }
    }
    
    class FooTimerTask extends TimerTask {
        
    
        private String name;
    
        public FooTimerTask(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            try {
        
                System.out.println(name+" - startTime = "+new Date());
                //延迟3秒执行
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println(name+" - endTime = "+new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

运行如下

![在这里插入图片描述][ad60d34a481f482eaf3af569c0ae3c2d.png]

思考

> **为什么一旦任务发生超时，下一个任务会马上触发执行？**

通过如下追踪源代码可知

①追踪进入schedule()方法中  
![在这里插入图片描述][2451e510b13849159cf59f4181e11a51.png]

②追踪进入sched()方法中  
![在这里插入图片描述][b800857f7512458f80ce9422204c2323.png]

> **任务task的nextExecutionTime被赋值为time（传入的时间）**

③追踪进入run()方法中的mainLoop()方法中  
![在这里插入图片描述][20128921cb3d427d8f1ff9b87d4289a2.png]

> 注：剩余追踪步骤和4.1小节一致，故不予展示

结论

> **`scheduLeAtFixedRate()方法会严格按照预设时间作为TimerTask的执行时间，如果发生任务超时，下一个任务会直接触发`**

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## 五、Timer类的应用特性 ##

*  **运行时异常会导致timer线程终止**
 *  **任务调度是基于绝对时间的，对系统时间敏感**

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## 六、如何解决任务阻塞问题？ ##

解决方案

> **在自定义TimerTask里的run()方法里使用线程池去执行，即可解决上述问题**

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