Java开发笔记（一百零五）几种定时器线程池

前面介绍了普通线程池的用法，就大多数任务而言，它们对具体的执行时机并无特殊要求，最多是希望早点跑完早点出结果。不过对于需要定时执行的任务来说，它们要求在特定的时间点运行，并且往往不止运行一次，还要周期性地反复运行。由于普通线程池满足不了此类定时运行的需求，因此Java又提供了定时器线程池来实现定时与周期执行任务的功能。
普通线程池的工具类名叫ExecutorService，定时器线程池的工具类则叫做ScheduledExecutorService，添加了Scheduled前缀，表示它是一种有计划的、预先安排好的线程池。有别于划分了四大类的普通线程池，定时器线程池仅仅分成了两类：单线程的定时器线程池和固定数量的定时器线程池。其中单线程的定时器线程池通过newSingleThreadScheduledExecutor方法获得，它的创建代码示例如下：

		// 创建一个延迟一次的单线程定时器
		ScheduledExecutorService pool = (ScheduledExecutorService) Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

至于固定数量的定时器线程池则通过newScheduledThreadPool方法获得，它的创建代码示例如下：

		// 创建一个延迟一次的多线程定时器（线程池大小为3）
		ScheduledExecutorService pool = (ScheduledExecutorService) Executors.newScheduledThreadPool(3);

虽然定时器线程池只有两类，但定时器的调度方式有三种之多，主要是依据启动次数与周期长度来划分，详细说明如下：
1、定时任务只启动一次。
此时调用线程池对象的schedule方法，该方法的第一个参数为任务实例，第二个和第三个参数分别是延迟执行的时长及其单位。
2、每间隔若干时间周期启动定时任务。
此时调用线程池对象的scheduleAtFixedRate方法，该方法的第一个参数为任务实例，第二个参数为首次执行的延迟时长，第三个参数分别为后续运行的间隔时长，第四个参数则为时长单位。
3、固定延迟若干时间启动定时任务。
此时调用线程池对象的scheduleWithFixedDelay方法，该方法的参数说明基本同scheduleAtFixedRate方法。两个方法的区别在于：前者的间隔时间从上个任务的开始时间起计算，后者的间隔时间从上个任务的结束时间起计算。
除了以上的三个调度方法，ScheduledExecutorService还拥有ExecutorService的全部方法，包括getPoolSize、getActiveCount、shutdown等等，因为它本来就是从ExecutorService派生而来的呀。

下面做个实验观察一下两种定时器线程池的运行过程，实验开始前先定义一个参观任务，主要用来打印当前的操作日志，包括操作时间、操作线程、操作描述等信息。参观任务的代码例子如下所示：

	// 定义一个参观任务
	private static class Visit implements Runnable {
		private String name; // 任务名称
		private int index; // 任务序号
		public Visit(String name, int index) {
			this.name = name;
			this.index = index;
		}
		
		@Override
		public void run() {
			// 以下打印操作日志，包括操作时间、操作线程、操作描述等信息
			String desc = String.format("%s的第%d个任务到此一游", name, index);
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), desc);
		}
	};

然后命令单线程的定时器线程池调用schedule方法执行一次的定时任务，具体的实验代码示例如下：

	// 测试延迟一次的单线程定时器
	private static void testSingleScheduleOnce() {
		// 创建一个延迟一次的单线程定时器
		ScheduledExecutorService pool = (ScheduledExecutorService) Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
		for (int i=0; i<5; i++) { // 循环开展5个调度
			// 创建一个参观任务
			Visit visit = new Visit("延迟一次的单线程定时器", i);
			// 命令线程池开展任务调度。延迟1秒后执行参观任务
			pool.schedule(visit, 1, TimeUnit.SECONDS);
		}
	}

运行以上的实验代码，观察到如下的线程池日志：

15:49:16.122 pool-1-thread-1 延迟一次的单线程定时器的第0个任务到此一游
15:49:16.123 pool-1-thread-1 延迟一次的单线程定时器的第1个任务到此一游
15:49:16.123 pool-1-thread-1 延迟一次的单线程定时器的第2个任务到此一游
15:49:16.124 pool-1-thread-1 延迟一次的单线程定时器的第3个任务到此一游
15:49:16.124 pool-1-thread-1 延迟一次的单线程定时器的第4个任务到此一游

由日志可见，该定时器线程池自始至终只有唯一一个的线程在运行。

再来测试固定数量的定时器线程池，此时换成调用scheduleAtFixedRate方法，准备以固定频率周期性地执行定时任务，具体的实验代码示例如下：

	// 测试固定速率的多线程定时器
	private static void testMultiScheduleRate() {
		// 创建一个固定速率的多线程定时器（线程池大小为3）
		ScheduledExecutorService pool = (ScheduledExecutorService) Executors.newScheduledThreadPool(3);
		for (int i=0; i<5; i++) { // 循环开展5个调度
			// 创建一个参观任务
			Visit visit = new Visit("固定速率的多线程定时器", i);
			// 命令线程池开展任务调度。第一次延迟1秒后执行参观任务，以后每间隔3秒执行下一个参观任务
			pool.scheduleAtFixedRate(visit, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
		}
	}

运行以上的实验代码，观察到如下的线程池日志：

15:50:21.859 pool-1-thread-1 固定速率的多线程定时器的第0个任务到此一游
15:50:21.859 pool-1-thread-2 固定速率的多线程定时器的第1个任务到此一游
15:50:21.859 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第2个任务到此一游
15:50:21.860 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第3个任务到此一游
15:50:21.861 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第4个任务到此一游
15:50:24.790 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第1个任务到此一游
15:50:24.791 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第3个任务到此一游
15:50:24.792 pool-1-thread-3 固定速率的多线程定时器的第4个任务到此一游
15:50:24.793 pool-1-thread-2 固定速率的多线程定时器的第2个任务到此一游
15:50:24.798 pool-1-thread-1 固定速率的多线程定时器的第0个任务到此一游

由日志可见，该定时器线程池一共开启了三个线程来执行定时任务，注意到每个任务的前后日志间隔时间不足3秒，正好说明间隔的3秒并非前后两次运行的首尾间隔。

那么调用方法改成scheduleWithFixedDelay，试试以固定间隔周期性地执行定时任务会是什么样的，具体的实验代码示例如下：

	// 测试固定延迟的多线程定时器
	private static void testMultiScheduleDelay() {
		// 创建一个固定速率的多线程定时器（线程池大小为3）
		ScheduledExecutorService pool = (ScheduledExecutorService) Executors.newScheduledThreadPool(3);
		for (int i=0; i<5; i++) { // 循环开展5个调度
			// 创建一个参观任务
			Visit visit = new Visit("固定延迟的多线程定时器", i);
			// 命令线程池开展任务调度。第一次延迟1秒后执行参观任务，以后每3秒执行下一个参观任务
			pool.scheduleWithFixedDelay(visit, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
		}
	}

运行以上的实验代码，观察到如下的线程池日志：

16:10:19.281 pool-1-thread-1 固定延迟的多线程定时器的第0个任务到此一游
16:10:19.281 pool-1-thread-2 固定延迟的多线程定时器的第1个任务到此一游
16:10:19.281 pool-1-thread-3 固定延迟的多线程定时器的第2个任务到此一游
16:10:19.283 pool-1-thread-3 固定延迟的多线程定时器的第3个任务到此一游
16:10:19.283 pool-1-thread-2 固定延迟的多线程定时器的第4个任务到此一游
16:10:22.283 pool-1-thread-1 固定延迟的多线程定时器的第1个任务到此一游
16:10:22.284 pool-1-thread-2 固定延迟的多线程定时器的第3个任务到此一游
16:10:22.285 pool-1-thread-3 固定延迟的多线程定时器的第2个任务到此一游
16:10:22.286 pool-1-thread-3 固定延迟的多线程定时器的第4个任务到此一游
16:10:22.287 pool-1-thread-1 固定延迟的多线程定时器的第0个任务到此一游

由日志可见，此时每个任务的前后日志时间均不小于3秒，证明了scheduleWithFixedDelay方法的确采取了固定间隔而非固定速率。

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