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模拟实现Java中的计时器

article 2025/2/23 21:32:09

定时器是什么

定时器也是软件开发中的⼀个重要组件. 类似于⼀个 "闹钟". 达到⼀个设定的时间之后, 就执⾏某个指定好的代码. 前端/后端中都会用到计时器.

定时器是⼀种实际开发中⾮常常⽤的组件. ⽐如⽹络通信中, 如果对⽅ 500ms 内没有返回数据, 则断开连接尝试重连. ⽐如⼀个 Map, 希望⾥⾯的某个 key 在 3s 之后过期(⾃动删除). 类似于这样的场景就需要⽤到定时器.

标准库中的定时器

• 标准库中提供了⼀个 Timer 类. Timer 类的核⼼⽅法为 schedule .

• schedule 包含两个参数. 第⼀个参数指定即将要执⾏的任务代码, 第⼆个参数指定多⻓时间之后 执⾏ (单位为毫秒).

// 定时器的使用
public class Demo21 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        // main 方法中调用 timer.schedule 方法时, 
        // 它只是将任务注册到 Timer 中，并告诉 Timer 
        // 在 3000 毫秒后执行这个任务。
        // 任务的执行是由 Timer 内部的守护线程完成的。
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 3");
            }
        }, 3000);

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 2");
            }
        }, 2000);

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 1");
            }
        }, 1000);
        System.out.println("程序开始执行!");
    }
}

模拟实现定时器 

那么该怎么解决呢?

 

class MyTimerTask {
    // 任务啥时候执行. 毫秒级的时间戳.
    private long time;
    // 任务具体是啥.
    private Runnable runnable;

    public long getTime() {
        return time;
    }

    public Runnable getRunnable() {
        return runnable;
    }

    public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {
        // delay 是一个相对的时间差. 形如 3000 这样的数值.
        // 构造 time 要根据当前系统时间和 delay 进行构造.
        time = System.currentTimeMillis() + delay;
        this.runnable = runnable;

    }
}

// 定时器的本体
class MyTimer {
    // 使用优先级队列 来保存上述的N个任务
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();
    // 定时器的核心方法 就是把要执行的任务添加到队列中
    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);
        queue.offer(task);
    }
    // MyTimer 中还需要构造一个 "扫描线程", 一方面去负责监控队首元素是否到点了,
    // 是否应该执行;
    // 一方面当任务到点之后,就要调用这里的 Runnable 的 Run 方法来完成任务

    public MyTimer() {
        // 扫描线程
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 不停地去扫描当前的队首元素
            while (true) {
                try {
                    if (queue.isEmpty()) {
                        continue;
                    }
                    MyTimerTask task = queue.peek();
                    long curTime = System.currentTimeMillis();
                    if (curTime > task.getTime()) {
                        // 假设当前时间是 14:01, 任务时间是 14:00, 
                        // 此时就意味着应该要执行这个任务了.
                        // 需要执行任务.
                        queue.poll();
                        task.getRunnable().run();
                    }else {
                        // 让当前线程休眠一下, 按照时间差来休眠.
                        Thread.sleep(task.getTime() - curTime);
                    }
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t1.start();
    }
}

上述代码写完了计时器的核心逻辑, 但是这份代码中还有几个关键性的问题. 

最后完整的模拟实现代码.

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Timer;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: xiaotutu
 * Date: 2025-02-20
 * Time: 21:41
 */

class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{
    // 任务啥时候执行. 毫秒级的时间戳.
    private long time;
    // 任务具体是啥.
    private Runnable runnable;

    public long getTime() {
        return time;
    }

    public Runnable getRunnable() {
        return runnable;
    }

    public MyTimerTask(Runnable runnable, long delay) {
        // delay 是一个相对的时间差. 形如 3000 这样的数值.
        // 构造 time 要根据当前系统时间和 delay 进行构造.
        time = System.currentTimeMillis() + delay;
        this.runnable = runnable;

    }

    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        // 认为时间小的, 优先级高. 最终时间最小的元素, 就会放到队首.
        // 怎么记忆, 这里是谁减去谁?? 不要记!! 记容易记错~~
        // 随便写一个顺序, 然后实验一下就行了.
        return (int) (this.time - o.time);
        // return (int) (o.time - this.time);
    }
}

// 定时器的本体
class MyTimer {
    // 使用优先级队列 来保存上述的N个任务
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();

    // 用来加锁的对象
    private Object locker = new Object();

    // 定时器的核心方法 就是把要执行的任务添加到队列中
    public void schedule(Runnable runnable, long delay) {
        synchronized (locker) {
            MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);
            queue.offer(task);
            // 每次来新的任务, 都唤醒一下之前的扫描线程. 
            // 好让扫描线程根据最新的任务情况, 重新规划等待时间.
            locker.notify();
        }
    }
    // MyTimer 中还需要构造一个 "扫描线程", 一方面去负责监控队首元素是否到点了, 
    // 是否应该执行;
    // 一方面当任务到点之后,就要调用这里的 Runnable 的 Run 方法来完成任务

    public MyTimer() {
        // 扫描线程
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            // 不停地去扫描当前的队首元素
            while (true) {
                try {
                    synchronized (locker) {
                        while (queue.isEmpty()) {
                            // 注意, 当前如果队列为空, 此时就不应该去取这里的
                            // 元素. 此处使用 wait 等待更合适. 
                            // 如果使用 continue, 就会使这个线程
                            // while 循环运行的飞快,
                            // 也会陷入一个高频占用 cpu 的状态(忙等).
                            //continue;
                            locker.wait();
                        }
                        MyTimerTask task = queue.peek();
                        long curTime = System.currentTimeMillis();
                        if (curTime > task.getTime()) {
                            // 假设当前时间是 14:01, 任务时间是 14:00, 此时就
                            // 意味着应该要执行这个任务了.
                            // 需要执行任务.
                            queue.poll();
                            task.getRunnable().run();
                        }else {
                            // 让当前线程休眠一下, 按照时间差来休眠.
                            // Thread.sleep(task.getTime() - curTime);
                            locker.wait(task.getTime() - curTime);
                        }
                    }
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t1.start();
    }
}

public class Demo22 {
    public static void main(String[] args) {
        MyTimer timer = new MyTimer();
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 3");
            }
        }, 3000);
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 2");
            }
        }, 2000);
        timer.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello 1");
            }
        }, 1000);
        System.out.println("程序开始运行");
    }
}


http://www.kler.cn/a/558028.html

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