Java Timer 定时任务实现原理及缺陷分析

Timer Demo

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask task1 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("task1 run ...  execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        
        TimerTask task2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("task2 run ...  execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        
        Timer t = new Timer();
        t.schedule(task1, 0,1000);
        t.schedule(task2, 0,1000);
    }
}

我们定义了两个定时任务，每个定时任务的执行周期是1秒钟，每秒执行一次。
task1 执行的时长为2秒钟, task2 执行的时长为1秒钟。

输出结果

task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:40
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:42
task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:43
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:45
task1 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:46
task2 run ...  execute time:2017-10-16 23:02:48

从结果来看，task1 每次执行的时间间隔为3秒钟，task2每次执行的时间间隔也为3秒钟。

为什么会这样呢？

缺陷一：

因为Timer底层是使用一个单线来实现多个Timer任务处理的，所有任务都是由同一个线程来调度，所有任务都是串行执行，意味着同一时间只能有一个任务得到执行，而前一个任务的延迟或者异常会影响到之后的任务。

task1 执行了两秒，然后发现task2也该执行了，task2执行了一秒，然后再执行task1，这样task1的时间间隔就变成3秒了。

Timer 源码分析

1. Timer 中维护了一个TaskQueue队列，存放TimerTask任务
2. Timer 定义了一个线程，用于执行轮询队列中的Task任务，并执行。

TaskQueue结构

TaskQueue 内部维护了一个TimerTask数组。
TimreTask数字中存放了所有的定时任务。
TimerTask[] 数组是从下标1开始存放元素的。
即将要执行的任务永远存放到TimerTask[1] 中，（数组中的任务顺序，是不断的调整的，每次获取完任务后都会调整一次）。

TimerThread.mainLoop() 方法

在Timer中定义了一个内部类 TimerThread，负责执行队列中的任务

主要逻辑是：

1. 从queue中获取将要执行task1 (TimerTask[1]=task1, TimerTask[2]=task2).
2. 获取完成后，然后把queue的TimerTask[1] =task2，TimerTask[2]=task1
3. 然后执行获取的task.run()。

缺陷二：

因为Timer中所有的任务都是在一个线程中执行，那么如果有一个定时任务在运行时，产生未处理的异常，那么当前这个线程就会停止，那么所有的定时任务都会停止，受到影响。

如下图：

ScheduledExecutorService 代替 Timer

基于上述Timer的两个致命缺陷，在以后的开发中尽可能使用ScheduledExecutorService(JDK1.5以后)替代Timer。
ScheduledExecutorService是基于线程池的，可以开启多个线程进行执行多个任务，每个任务开启一个线程，这样就可以避免上述的两个致命缺陷。

Timer 的 schedule 和 scheduleAtFixedRate

1. schedule：每次执行完当前任务后，然后间隔一个period的时间再执行下一个任务，因此执行时间会不断延后。
   比如每次的任务执行时间为2秒，period时间为1秒，那么就相当于每3秒执行一次任务。

2. scheduleAtFixedRate：每次执行时间为上一次任务开始起向后推一个period间隔，也就是说下次执行时间相对于上一次任务开始的时间点，因此执行时间不会延后，但是存在任务并发执行的问题。
   并发问题：比如任务每间隔3秒执行一次，突然有一次任务执行了6秒钟，因为6秒钟可以执行两次任务，所以下次执行就会一下子执行两次该任务。

想了解更多精彩内容请关注我的公众号