java多線程（7.0）

?編輯

定時器

定時器的使用?

三.定時器的實現 MyTimer

3.1 分析思路

1. 創建執行任務的類。

?2. 管理任務???

3. 執行任務

3.2 線程安全問題

定時器

定時器是軟件開發中的一個重要組件. 類似于一個 "鬧鐘". 達到一個設定的時間之后, 就執行某個指定好的代碼.

定時器的使用?

標準庫中的定時器標準庫中提供了一個 Timer 類. Timer 類的核心方法為 schedule . schedule 包含兩個參數.

第一個參數是繼承timetask抽象類的類實例且內部重寫了run方法（這里的匿名類隱式繼承了TimerTask）：指定即將要執行的任務代碼(timetask實現了runable接口所以有run方法)

?第二個參數指定多長時間之后執行 (單位為毫秒).
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello");}
}, 3000);
執行schedule方法的時候，系統把要執行的任務放到timer對象中，與此同時timer對象里頭自帶一個線程叫做“掃描線程”，一旦時間到掃描線程就會執行剛才安排的任務，執行完所有任務后線程也不會銷毀，會阻塞等待直到其他的任務被放到timer對象中再繼續執行（就這么重復

三.定時器的實現 MyTimer

3.1 分析思路

對于定時器來說：

創建描述一個要執行的任務（任務內容 + 執行任務時間）的類
管理多個任務，通過一定的數據結構，把多個任務存起來
有專門的線程，執行這里的任務

1. 創建執行任務的類。

? ?我們在調用 schedule 時，傳的是延遲時間 “delay” 值。但是，描述任務時，不太建議使用 delay

表示，最好使用 “絕對時間”（時間戳）來表示~~

public class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{//此處這里的 time，通過毫秒時間戳，表示這個任務具體啥時候執行private long time;private Runnable runnable;public  MyTimerTask(Runnable runnable,long delay){this.time = System.currentTimeMillis() + delay;this.runnable = runnable;}public void run(){runnable.run();}public long getTime(){return time;}@Overridepublic int compareTo(MyTimerTask o) {//比如，當前時間是 10:30，任務時間是 12:00，不應該執行//如果當前時間是 10:30，任務時間是 10:29，應該執行//誰減去誰，可以通過實驗判斷return (int) (this.time - o.time);}
}

?2. 管理任務???

使用 List 管理任務，不是一個好選擇——因為后續執行列表中的任務時，就需要依次遍歷每個元素；執行完畢后，還需要把對應的任務從 List 中刪除掉。???
我們需要按照時間來執行這里的任務。只要能夠確定所有任務中，時間最早的任務，判定它是否到該執行的時間即可。如果時間最早的任務還沒到執行時間，其他任務更不可能到時間了。因此，我們使用堆數據結構（涉及到隊列中的元素排序時，考慮堆）——PriorityQueue<MyTimerTask>（優先級隊列管理元素時，需要有比較方法，才能排序存儲。因此，在實現 MyTimerTask 類時，要繼承 Comparable<MyTimerTask> 接口，重寫 compareTo比較方法）

3. 執行任務

當創建 MyTimer 對象，調用無參構造方法時，便創建一個線程，循環執行從隊列中取出任務的操作：取出隊列中 “絕對時間” 最早的任務——如果當前時間 >= 此任務的時間（已經到達此任務的執行時間），便可調用run方法執行，執行完畢后從隊列中刪除；如果當前時間 < 此任務的時間（沒到此任務的執行時間），則繼續執行循環。（所以，在實現 MyTimerTask 類時，要有 run方法和 getTime方法）

? ?除此之外，還需要有 schedule 方法添加任務。

import java.util.PriorityQueue;public class MyTimer {private final PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();public MyTimer() {Thread t = new Thread(() -> {while (true){if(queue.isEmpty()){ continue;}MyTimerTask task = queue.peek();//判斷是否滿足執行條件if (System.currentTimeMillis() >= task.getTime()) {task.run();//執行完后，便從隊列中刪除queue.poll();}else{continue;}}});t.start();}public void schedule(Runnable runnable, long delay) {MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);queue.offer(task);}
}

3.2 線程安全問題

? ?當前這個代碼，是沒有考慮線程安全問題的。

? ?PriorityQueue 這個類自身，是非線程安全的，并且又是多個線程來進行操作，一定存在線程安全問題的風險。因此，要在涉及隊列相關操作的地方加鎖。（讓刪的時候不能進行加入操作，加的時候不進行刪除操作）

import java.util.PriorityQueue;public class MyTimer {private final PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();private final Object locker = new Object();public MyTimer() {Thread t = new Thread(() -> {while (true){synchronized(locker){if(queue.isEmpty()){ continue;}MyTimerTask task = queue.peek();if (System.currentTimeMillis() >= task.getTime()) {task.run();queue.poll();}else{continue;}}}});t.start();}public void schedule(Runnable runnable, long delay) {synchronized(locker){MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);queue.offer(task);}}
}

?但是，加完鎖以后，又出現了線程安全問題。?

1）初始情況下，如果隊列中，沒有任何元素。此時，就會在短時間內執行大量循環，這樣的執行是沒有意義的，導致“線程餓死”。

因此，我們需要添加 wait 和 notify 機制：隊列為空時，進行等待；添加任務時，就喚醒線程。

2）假設隊列中，已經包含元素了，并且當前時間是 10:45，任務時間 12:00（類似于，我定了12:00的鬧鐘，現在是 10:45）。在判斷任務是否滿足執行條件時，不滿足就會一直循環（相當于每隔一會兒就看一眼鬧鐘），這樣無意義的執行就一直占用著cpu資源，導致 “線程餓死”。

因此，我們需要添加一個有等待期限的 wait（等待 1h15min 就會執行），當到達任務執行時間，wait 就結束了。如果在等待過程中，又再次調用 schedule 方法，也會喚醒這里的 wait，進行新一輪的判斷。

?線程安全版：

import java.util.PriorityQueue;public class MyTimer {private final PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<>();private final Object locker = new Object();public MyTimer() {Thread t = new Thread(() -> {try {while (true) {synchronized (locker) {while (queue.isEmpty()) {//如果還沒添加任務，會不斷循環執行判斷，出現線程餓死。//continue;//因此，使用wait等待，當添加任務后喚醒locker.wait();}MyTimerTask task = queue.peek();if (System.currentTimeMillis() >= task.getTime()) {task.run();queue.poll();} else {//如果還沒到任務執行時間，依舊不斷循環判斷，出現線程餓死。//continue;//因此，使用有等待期限的 wait，計算執行的時間與當前時間的差值//當添加新的任務后，wait 被喚醒，再進行新的判斷locker.wait(task.getTime() - System.currentTimeMillis());}}}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});t.start();}public void schedule(Runnable runnable, long delay) {synchronized (locker){MyTimerTask task = new MyTimerTask(runnable, delay);queue.offer(task);// 喚醒 waitlocker.notify();}}
}

* 能否將第二處的 wait 改為 sleep 呢？ ——不能！！

?不應該使用sleep，可能存在以下情況：
?????1）在 sleep 阻塞1h15min 的過程中，新來了一個時間更早的任務，比如 11:30 要執行。如果使用 wait ，每次新來的任務，都會把 wait 喚醒，重新設定 wait 的等待時間。而 sleep 不會被喚醒，依舊在阻塞著.....
?????2）sleep 休眠的時候，不會釋放鎖。因此，在休眠的時候就是“抱著鎖”，其他人想拿鎖就拿不到了。也就是說你休眠的時候，就不能進行增加線程

?* PriorityQueue 是線程不安全的類，能否使用 PriorityBlockingQueue 線程安全的阻塞隊列呢？——不能！！????
如果使用線程安全的隊列，會導致代碼中從一把鎖變成兩把鎖，很容易出現死鎖的情況，比如持有和請求的情況（并非100%一定出現，但是需要程序員精心控制加鎖順序，使得編寫代碼的復雜度提高了。如果通篇代碼只有一把鎖，就能更容易地解決問題）