定时器介绍

一.定时器简单介绍

定时器(Timer)是一种通过硬件或软件实现的计时装置,能够根据预设的时间间隔或绝对时间触发特定操作(如中断、信号输出、任务执行等)。它是嵌入式系统、操作系统、工业自动化等领域的关键组件。

二.定时器使用和实现

1.Java库中的定时器

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Demo31 {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello Timer1");
            }
        },1000);

        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello Timer2");
            }
        },2000);


        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hello Timer3");
            }
        },3000);
        System.out.println("程序开始启动!");
    }
}

在这里插入图片描述

2.实现简单的定时器

1.创建类,描述一个要执行的任务是什么(任务的内容和时间)

class MyTimerTask implements Comparable<MyTimerTask>{
    private Runnable runnable;

    private long time;

    public MyTimerTask(Runnable runnable,long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.time = System.currentTimeMillis() + delay;
    }

    public void run() {
        runnable.run();
    }

    public long getTime() {
        return time;
    }

    @Override
    public int compareTo(MyTimerTask o) {
        //此处需要的是小堆
        return (int)(this.time - o.time);
    }
}

2.管理多个任务,通过一定的数据结构,把多个任务存起来

class MyTimer {
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<MyTimerTask>();
}

3.有专门的线程,执行这里的任务

class MyTimer {
    private PriorityQueue<MyTimerTask> queue = new PriorityQueue<MyTimerTask>();

    private Object locker = new Object();

    public MyTimer() {
        //创建线程,执行任务
        Thread t = new Thread(() -> {
            try {
                while(true) {
                    synchronized (locker) {
                        while (queue.isEmpty()) {
                            //如果不写成wait会在短时间进行多次循环,循环多次都是在频繁加锁,造成线程饿死问题,此时就可以使用wait解决
                            locker.wait();
                        }
                        MyTimerTask task = queue.peek();
                        //判断当前时间是否达到指定的时间
                        if(System.currentTimeMillis() >= task.getTime()) {
                            //执行任务
                            task.run();
                            //执行完的任务删除队列
                            queue.poll();
                        }else {
                            //没到达时间,先不执行任务,但是如果此处也不写wait而是用continue进行处理,也会一直不断地进行加锁和解锁的操作,此时则使用固定等待时间的wait减少加锁和解锁的开销
                            //此处不能使用sleep,如果使用sleep,则当有新来了一个线程,它开始的时间比上次的线程早,就需要先只想,那么此时就没办法唤醒上个线程,就一直处于加锁的状态。(在新加线程后,会进行notify重新设置一个新的等待时间)
                            //sleep休眠的时候,是不会释放锁的,此时就拿不到锁。即使释放了锁,也不会被notify提前唤醒,新的任务也无法添加进来。
                            locker.wait(task.getTime() - System.currentTimeMillis());
                        }
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        t.start();
    }

4.不建议使用PriorityBlockingQueue的原因是:在阻塞队列中的take和put操作是会进行加锁的,本来代码中就已经进行加锁了,此时再进行加锁也就是两把锁,如果控制不当,会造成阻塞的问题,代码的复杂度就变高了。

三.总结

业界实现定时器,除了基于优先级队列以外,还有一种经典的“时间轮”实现方式,“时间轮”也是一种巧妙地数据结构(此处不过多解释)
定时器和阻塞队列一样重要,在后端开发中,和阻塞队列类似都会有专门的服务器进行,主要用于在分布式系统中实现定时器的效果。

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