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12. 多线程(9) --- 案例：定时器

news 来源：原创 2025/5/6 10:12:26

文章目录

前言
1. 什么是定时器
2. 标准库中的定时器
3. 自己实现定时器

前言

我们在上个博客中学习到了阻塞队列的使用和模拟实现，这次我们学习 定时器。

1. 什么是定时器

定时器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。
在这里插入图片描述

定时器是一种实际开发中非常常用的组件。
比如在网络通信中，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

2. 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，第二个参数指定多长时间之后执行 (单位为毫秒)。

有两种实现方法：
1.

public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello world");}},300);}

public static void main(String[] args) {TimerTask timerTask = new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello World");}};Timer timer = new Timer();timer.schedule(timerTask,3000);}

这两种方法都行。
一般来说，是对 Runnable 进行重写，在定时器这 TimeTask 用 Runnable 封账了一下。
在这里插入图片描述

我们写一下下面的代码，观察效果。

public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 3000");}},3000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 2000");}},2000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 1000");}},1000);}

我们发现这个代码和上面的代码在运行完之后，程序是不会停下来的，这是因为：
当打印完 “Hello 3000” 在 3000ms 打印完之后，并不意味着 Timer 结束.
实际上是，Timer 线程可能还在等待其他任务 (如果有的话) 或者处于空闲状态等待新的任务。由于并没有什么其他任务提交给 Timer，所以当Timer中所有的任务执行完毕之后，就会等待，也可以显式调用 timer.cancel() 提前结束。

可以使用下面的代码，来观察效果。

public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 3000");timer.cancel();}},3000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 2000");}},2000);timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello 1000");}},1000);}

3. 自己实现定时器

根据上面的解释，其实可以发现构建定时器是要通过 阻塞队列，直观点就是带有 优先级 的 阻塞队列。
以下思考点：

一个任务一个类，这样来表示吗?

这个就是返回到最早学习Java语法，1,2,3,4, 这么多的数，需要用a,b,c不同的变量来保存吗，可以直接使用数组来存储。因此，我们可以使用集合类把每个任务存储在一块。

用什么集合类，使用 ArrayList 可以吗？

任务是有执行时机的，我们把任务存储在ArrayList中，那就需要遍历每个任务的时机，任务早的先执行。

那么如何可以通过在创建集合的时候，就可以按照执行的先后顺序，把任务存储到集合中呢？

我们可以使用堆来执行。

我们首先创建一个类，既包含任务本身，又包含时间。

class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{private long time;private Runnable task;public MyTimerTask(long time, Runnable task) {this.time = time;this.task = task;}@Overridepublic int compareTo(MyTimerTask o) {return (int)(this.getTime()-o.getTime());}public void run(){task.run();}public long getTime(){return this.time;}
}

在 MyTimer 中，我们在初始化过程中，使用一个线程负责执行队列中的任务，并且写 schedule方法来向优先级队列添加任务。

class MyTimer{// 优先级队列private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();private Object locker = new Object();public MyTimer(){Thread t = new Thread(()->{while (true){if (queue.isEmpty()){continue;}MyTimerTask task = queue.peek();if (System.currentTimeMillis() < task.getTime()){// 如果当前时间比 任务的时间少，那么说明还没有到达指定的时间continue;}else {task.run();queue.poll();}}});t.start();}public void schedule(Runnable task,long delay){MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(task,delay+System.currentTimeMillis());queue.offer(myTimerTask);}
}

这样子写是一定不行的，我们对上面的代码需要进行修改。

在添加任务的时候，需要做到有序，需要上锁来处理。

 public void schedule(Runnable task,long delay){synchronized (locker){MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(task, delay + System.currentTimeMillis());queue.offer(myTimerTask);locker.notify();}}

上面有两处 continue ，这个方法会死等，一直消耗 cpu 的资源，我们需要根据运行时间来进行分配。

 Thread t = new Thread(()->{try {while (true){if (queue.isEmpty()){locker.wait();}MyTimerTask task = queue.peek();if (System.currentTimeMillis() < task.getTime()){// 如果当前时间比 任务的时间少，那么说明还没有到达指定的时间locker.wait(task.getTime()-System.currentTimeMillis());continue;}else {task.run();queue.poll();}}}catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}});

总的代码：

import java.nio.FloatBuffer;
import java.util.PriorityQueue;/*** @Author: XXHH* @CreateTime: 2025-05-02*/
class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{private long time;private Runnable task;public MyTimerTask(Runnable task,long time) {this.time = time;this.task = task;}@Overridepublic int compareTo(MyTimerTask o) {return (int)(this.getTime()-o.getTime());}public void run(){task.run();}public long getTime(){return this.time;}
}
class MyTimer{// 优先级队列private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();private Object locker = new Object();public MyTimer(){Thread t = new Thread(()->{try {while (true){if (queue.isEmpty()){locker.wait();}MyTimerTask task = queue.peek();if (System.currentTimeMillis() < task.getTime()){// 如果当前时间比 任务的时间少，那么说明还没有到达指定的时间locker.wait(task.getTime()-System.currentTimeMillis());continue;}else {task.run();queue.poll();}}}catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}});t.start();}public void schedule(Runnable task,long delay){synchronized (locker){MyTimerTask myTimerTask = new MyTimerTask(task, delay + System.currentTimeMillis());queue.offer(myTimerTask);locker.notify();}}
}
public class Demo41 {public static void main(String[] args) {MyTimer timer = new MyTimer();timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 3000");}}, 3000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 2000");}}, 2000);timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello 1000");}}, 1000);}
}