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定时器详解

news 来源：原创 2025/4/27 11:37:36

一、定时器概述

什么是定时器？

Java定时器（Timer）是一种用于在指定时间或周期性间隔执行任务的工具，适用于定时任务调度、轮询检测、延迟操作等场景。它通过后台线程实现对任务的自动化调度管理。

定时器也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.

核心类与接口

java.util.Timer
单线程任务调度器，通过 schedule() 方法安排任务。
java.util.TimerTask
抽象类，需实现 run() 方法定义具体任务逻辑。
ScheduledExecutorService
更现代的替代方案（Java 5+），基于线程池，提供更灵活的调度控制

二、Java标准库中的Timer类

Timer类核心机制

Java标准库中的java.util.Timer类用于实现定时任务调度，其核心特点是单线程任务队列管理。所有通过schedule方法提交的任务都会进入同一个线程的任务队列，按预定时间顺序执行。

schedule方法

方法签名说明

// 单次执行
void schedule(TimerTask task, long delay)// 固定间隔周期性执行（基于前次执行结束时间）
void schedule(TimerTask task, long delay, long period)// 固定速率周期性执行（基于首次执行开始时间）
void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)

参数详解

参数	类型	说明
task	TimerTask	具体任务对象，需继承并实现run()方法
delay	long	首次执行延迟时间（单位：毫秒）
period	long	周期性任务间隔时间（仅限多次执行任务，单位：毫秒）

使用示例

基础单次任务

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("延迟2秒执行: " + new Date());}
}, 2000);  // 2000毫秒后执行

周期性任务（固定间隔）

timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("每隔3秒执行: " + new Date());try {Thread.sleep(1000);  // 模拟任务耗时} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}, 0, 3000);  // 立即开始，每次间隔3秒（基于任务结束时间）

周期性任务（固定速率）

timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("固定速率执行: " + new Date());}
}, 0, 3000);  // 立即开始，严格每3秒执行一次

关键注意事项

任务对象要求

必须继承TimerTask抽象类
需要重写run()方法（无返回值）
推荐任务执行时间短于间隔周期

执行特性对比

执行模式	特点
单次执行	执行后自动从队列移除
schedule()	周期性任务间隔基于前次任务结束时间计算
scheduleAtFixedRate()	严格按初始时间计划执行，适合需要累积补偿的场景

阻塞风险示例

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开始长时间任务: " + new Date());try {Thread.sleep(5000);  // 任务耗时超过间隔时间} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}, 0, 2000);  // 预期每2秒执行，实际间隔变为5秒以上

三、实现定时器

// 定时任务调度框架核心类/*** 定时任务实体类，实现Comparable接口用于优先级队列排序*/
class Tier implements Comparable<Tier> {private Runnable command;  // 待执行的任务private long time;         // 任务执行时间戳（毫秒）/*** 任务构造函数* @param command 待执行的任务逻辑* @param after 延迟执行时间（毫秒）*/public Tier(Runnable command, long after) {this.command = command;this.time = System.currentTimeMillis() + after;  // 计算绝对执行时间}/*** 任务执行方法*/@Overridepublic void run() {command.run();}/*** 比较器实现（按执行时间排序）*/@Overridepublic int compareTo(Tier o) {return Long.compare(this.time, o.time);  // 时间早的任务优先执行}
}/*** 工作线程类，负责从队列获取并执行任务*/
class Worker extends Thread {private PriorityQueue<Tier> queue = new PriorityQueue<>();  // 优先级任务队列/*** 线程运行主逻辑*/@Overridepublic void run() {while (true) {try {synchronized (queue) {// 队列为空时等待while (queue.isEmpty()) {queue.wait();}// 获取队首任务Tier task = queue.peek();long current = System.currentTimeMillis();long remain = task.time - current;// 未到执行时间时继续等待if (remain > 0) {queue.wait(remain);} else {// 取出并执行任务task = queue.poll();task.run();}}} catch (InterruptedException e) {// 处理线程中断break;  }}}/*** 添加新任务到队列*/public void schedule(Runnable command, long after) {synchronized (queue) {queue.offer(new Tier(command, after));queue.notify();  // 唤醒等待线程}}
}/*** 定时器主类*/
public class Timer {private Worker worker;  // 工作线程实例public Timer() {worker = new Worker();worker.start();  // 启动工作线程}/*** 调度任务方法* @param command 任务逻辑* @param after 延迟时间（毫秒）*/public void schedule(Runnable command, long after) {worker.schedule(command, after);}/*** 示例使用*/public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();// 调度延迟任务（2000ms后执行）timer.schedule(() -> System.out.println("Task 1 executed"), 2000);// 调度周期性任务（首次延迟1000ms，之后间隔3000ms）timer.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Periodic task executed");// 重新调度实现周期性timer.schedule(this, 3000);  }}, 1000);}
}