Java并发包中ScheduledThreadPoolExcutor原理探究

Java并发包中ScheduledThreadPoolExcutor原理探究

1. 介绍

ScheduledFutureTask内部还有一个变量period用来表示任务的类型，任务类型如下：

period = 0, 说明当前任务是一次性的，执行完毕后就退出了。

period为负数，说明当前任务为fixed-delay任务，是固定延迟的定时可重复执行任务。

period为正数，说明当前任务为fixed-rate任务，是固定频率的定时可重复执行任务。

ScheduledThreadPoolExecutor的一个构造函数如下，由该构造函数可知线程池队列是DelayedWorkQueue。

//使用改造后的Delayqueue
public ScheduledPoolExecutor(int corePoolSize){
    //调用父类ThreadPoolExcutor的构造函数
    super(corePoolSize,Integer.MAX_VALUE,0,TimeUnit.NANOSECONDS,
         new DelayedWorkedQueue());
}

public ThreadPoolExcutor(int corePoolSize,
                        int maximumPoolSize,
                        long keepAliveTime,
                        TimeUnit unit,
                        BlockingQueue<Runnable> workQueue){
    this(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,unit,workQueue,
        Executors.defaultThreadFactory(),defaultHandler);
}

2. 原理剖析

三个重要函数：schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit)

​ scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay,long delay,TimeUnit unit)

​ scheduleAtFixedRate（Runnable command，long initialDelay，long period，TimeUnit unit）

• schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit)方法

  该方法的作用是提交一个延迟执行的任务，任务从提交时间算起延迟单位为unit的delay时间后开始执行。提交的任务不是周期性任务，任务只会执行一次，代码如下。

  public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit){
      //(1)参数校验
      if(command == null || unit == null)
          throw new NullPointerException();
      //(2)任务转换
      RunnableScheduleFuture<?> t = decorateTask(command,new ScheduledFutureTask<Void> (command,null,triggerTime(delay,unit)));
      //(3)添加任务到延迟队列
      delayedExecute(t);
      return t;
  }
  

  ScheduledFutureTask的构造函数如下。

  ScheduledFutureTask(Runnable r, V result, long ns){
      //调用父类FutureTask的构造函数
      super(r, result);
      this.time = ns;
      this.period = 0; //period为0，说明为一次性任务
      this.sequenceNumber = sequencer.getAndIncrement();
  }
  

  ScheduledFutureTask的run方法

  public void run(){
      //是否只执行一次
      boolean periodic = isPeriodic();
      
      //取消任务
      if(!canRunInCurrentRunState(periodic))
          cancel(false);
      //只执行一次，调用schedule方法的时候
      else if(!periodic)
          ScheduledFutureTask.super.run();
      
      //定时执行
      else if(ScheduledFutureTasks.super.runAndReset()){
          //设置time = time + period
          setNextRunTime();
          
          //重新加入该任务到delay队列
          reExecutePeriodic(outerTask);
      }
  }
  

• scheduleWithFixedDelay（Runnable command，long initialDelay，long delay，TimeUnit unit）方法

  该方法的作用是，当任务执行完毕后，让其延迟固定时间后再次运行（fixed-delay任务）。其中initialDelay表示提交任务后延迟多少时间开始执行任务command，delay表示当任务执行完毕后延长多少时间后再次运行command任务，unit是initialDelay和delay的时间单位。任务会一直重复运行直到任务运行中抛出了异常，被取消了，或者关闭了线程池。

  public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long inititalDelay, long delay,TimeUnit unit){
  	//参数校验
      if(command == null || unit == null)
          throw new NullPointerException();
      if(dealy <= 0)
          throw new IllegalArgumentException();
      
      //任务转换，注意这里是period = -delay < 0
      ScheduledFutureTask<Void> sft = new ScheduledFutureTask<Void>(command,null, triggerTime(initialDelay,unit),unit.toNanos(-delay));
      RunnablScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command,sft);
      sft.outerTask = t;
      //添加任务到队列
      delayedExecute(t);
      return t;
  }
  

• scheduleAtFixedRate（Runnable command，long initialDelay，long period，TimeUnit unit）方法

  该方法相对起始时间点以固定频率调用指定的任务（fixed-rate任务）。当把任务提交到线程池并延迟initialDelay时间（时间单位为unit）后开始执行任务command。然后从initialDelay+period时间点再次执行，而后在initialDelay+2 * period时间点再次执行，循环往复，直到抛出异常或者调用了任务的cancel方法取消了任务，或者关闭了线程池。

  相对于fixed-delay任务来说，fixed-rate方式执行规则为，时间为initdelday +n*period时启动任务，但是如果当前任务还没有执行完，下一次要执行任务的时间到了，则不会并发执行，下次要执行的任务会延迟执行，要等到当前任务执行完毕后再执行。

3. 总结

本章讲解了ScheduledThreadPoolExecutor的实现原理，如图9-2所示，其内部使用DelayQueue来存放具体任务。任务分为三种，其中一次性执行任务执行完毕就结束了，fixed-delay任务保证同一个任务在多次执行之间间隔固定时间，fixed-rate任务保证按照固定的频率执行。任务类型使用period的值来区分。