Java定时器（Timer）

简俊楚

2023-12-01

1.介绍

Timer和TimerTask是用于在后台线程中调度任务的java util类。简单地说，TimerTask是要执行的任务，Timer是调度器。

2.调度一次性任务

2.1 指定延迟后执行

让我们从简单地在定时器的帮助下运行单个任务开始：

@Test
public void givenUsingTimer_whenSchedulingTaskOnce_thenCorrect() {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on: " + new Date() + "n" +
              "Thread's name: " + Thread.currentThread().getName());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");
    
    long delay = 1000L;
    timer.schedule(task, delay);
}

延迟时间作为schedule（）方法的第二个参数给出。我们将在下一节中了解如何在给定的日期和时间执行任务。

注意，如果我们正在运行这是一个JUnit测试，我们应该添加一个Thread.sleep（delay*2）调用，以允许定时器的线程在JUnit测试停止执行之前运行任务。

2.2 指定时间执行

现在，让我们看看Timer#schedule（TimerTask，Date）方法，它将日期而不是long作为其第二个参数，这实现了在某个时刻而不是在延迟之后执行任务。

这一次，让我们假设我们有一个旧的遗留数据库，我们希望将它的数据迁移到一个具有更好模式的新数据库中。我们可以创建一个DatabaseMigrationTask类来处理该迁移：

public class DatabaseMigrationTask extends TimerTask {
    private List<String> oldDatabase;
    private List<String> newDatabase;

    public DatabaseMigrationTask(List<String> oldDatabase, List<String> newDatabase) {
        this.oldDatabase = oldDatabase;
        this.newDatabase = newDatabase;
    }

    @Override
    public void run() {
        newDatabase.addAll(oldDatabase);
    }
}

为简单起见，我们用字符串列表来表示这两个数据库。简单地说，我们的迁移就是将第一个列表中的数据放到第二个列表中。要在所需的时刻执行此迁移，我们必须使用schedule（）方法的重载版本：

List<String> oldDatabase = Arrays.asList("Harrison Ford", "Carrie Fisher", "Mark Hamill");
List<String> newDatabase = new ArrayList<>();

LocalDateTime twoSecondsLater = LocalDateTime.now().plusSeconds(2);
Date twoSecondsLaterAsDate = Date.from(twoSecondsLater.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant());

new Timer().schedule(new DatabaseMigrationTask(oldDatabase, newDatabase), twoSecondsLaterAsDate);

我们将迁移任务和执行日期赋予schedule（）方法。然后，在twoSecondsLater指示的时间执行迁移：

while (LocalDateTime.now().isBefore(twoSecondsLater)) {
    assertThat(newDatabase).isEmpty();
    Thread.sleep(500);
}
assertThat(newDatabase).containsExactlyElementsOf(oldDatabase);

虽然我们在这一刻之前，迁移并没有发生。

3.调度一个可重复执行任务

既然我们已经讨论了如何安排任务的单个执行，那么让我们看看如何处理可重复的任务。同样，Timer类提供了多种可能性：我们可以将重复设置为观察固定延迟或固定频率。

固定延迟：意味着执行将在最后一次执行开始后的一段时间内开始，即使它被延迟（因此它本身被延迟）。假设我们想每两秒钟安排一个任务，第一次执行需要一秒钟，第二次执行需要两秒钟，但是延迟了一秒钟。然后，第三次执行将从第五秒开始：
固定频率：意味着每次执行都将遵守初始计划，无论之前的执行是否被延迟。让我们重用前面的示例，使用固定的频率，第二个任务将在3秒钟后开始（因为延迟）。但是，四秒钟后的第三次执行（关于每两秒钟执行一次的初始计划）：

关于这两种调度方式，让我们看看如何使用它们：

为了使用固定延迟调度，schedule（）方法还有两个重载，每个重载都使用一个额外的参数来表示以毫秒为单位的周期性。为什么两次重载？因为仍然有可能在某个时刻或某个延迟之后开始执行任务。

至于固定频率调度，我们有两个scheduleAtFixedRate（）方法，它们的周期也是以毫秒为单位的。同样，我们有一种方法可以在给定的日期和时间启动任务，还有一种方法可以在给定的延迟后启动任务。

注意一点：如果一个任务的执行时间超过了执行周期，那么无论我们使用固定延迟还是固定速率，它都会延迟整个执行链。

3.1 固定延迟

现在，让我们设想一下，我们要实现一个通讯系统，每周向我们的追随者发送一封电子邮件。在这种情况下，重复性任务似乎是理想的。所以，让我们安排每秒钟的通讯，这基本上是垃圾邮件，但由于发送是假的，所以不用在意：）

让我们首先设计一个任务：

public class NewsletterTask extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Email sent at: " 
          + LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochMilli(scheduledExecutionTime()), 
          ZoneId.systemDefault()));
    }
}

每次执行时，任务都会打印其调度时间，我们使用TimerTask#scheduledExecutionTime（）方法收集这些时间。那么，如果我们想在固定延迟模式下每秒钟安排一次这个任务呢？我们必须使用前面提到的schedule（）的重载版本：

new Timer().schedule(new NewsletterTask(), 0, 1000);

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    Thread.sleep(1000);
}

当然，我们只对少数情况进行测试：

Email sent at: 2020-01-01T10:50:30.860
Email sent at: 2020-01-01T10:50:31.860
Email sent at: 2020-01-01T10:50:32.861
Email sent at: 2020-01-01T10:50:33.861

如上所示，每次执行之间至少有一秒钟的间隔，但有时会延迟一毫秒。这种现象是由于我们决定使用固定延迟重复。

3.3 调度一个每日任务

@Test
public void givenUsingTimer_whenSchedulingDailyTask_thenCorrect() {
    TimerTask repeatedTask = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");
    
    long delay = 1000L;
    long period = 1000L * 60L * 60L * 24L;
    timer.scheduleAtFixedRate(repeatedTask, delay, period);
}

4.取消调度器和任务

4.1 在Run方法中去掉调度任务

在run（）方法对TimerTask本身的实现中调用TimerTask.cancel（）方法：

@Test
public void givenUsingTimer_whenCancelingTimerTask_thenCorrect()
  throws InterruptedException {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
            cancel();
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");
    
    timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000L, 1000L);
    
    Thread.sleep(1000L * 2);
}

4.2 取消定时器

调用Timer.cancel（）方法：

@Test
public void givenUsingTimer_whenCancelingTimer_thenCorrect() 
  throws InterruptedException {
    TimerTask task = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    Timer timer = new Timer("Timer");
    
    timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000L, 1000L);
    
    Thread.sleep(1000L * 2); 
    timer.cancel(); 
}

5.Timer对比ExecutorService

我们也可以使用ExecutorService来安排定时器任务，而不是使用定时器。下面是一个在指定间隔运行重复任务的快速示例：

@Test
public void givenUsingExecutorService_whenSchedulingRepeatedTask_thenCorrect() 
  throws InterruptedException {
    TimerTask repeatedTask = new TimerTask() {
        public void run() {
            System.out.println("Task performed on " + new Date());
        }
    };
    ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    long delay  = 1000L;
    long period = 1000L;
    executor.scheduleAtFixedRate(repeatedTask, delay, period, TimeUnit.MILLISECONDS);
    Thread.sleep(delay + period * 3);
    executor.shutdown();
}

那么定时器和ExecutorService解决方案之间的主要区别是什么：

定时器对系统时钟的变化敏感；ScheduledThreadPoolExecutor并不会。
定时器只有一个执行线程；ScheduledThreadPoolExecutor可以配置任意数量的线程。
TimerTask中抛出的运行时异常会杀死线程，因此后续的计划任务不会继续运行；使用ScheduledThreadExecutor–当前任务将被取消，但其余任务将继续运行。

6.本文代码

Java定时器样例代码