周期性线程池与主要源码解析

摘要：今天给大家介绍下周期性线程池的使用和重点源码剖析。用来处理延时任务或定时任务定时线程池类的类结构图接收类型的任务，是线程池调度任务的最小单位。周期性线程池任务的提交方式周期性有三种提交的方式。

之前学习ThreadPool的使用以及源码剖析，并且从面试的角度去介绍知识点的解答。今天给大家介绍下周期性线程池的使用和重点源码剖析。

ScheduledThreadPoolExecutor：用来处理延时任务或定时任务
定时线程池类的类结构图

ScheduledThreadPoolExecutor接收ScheduleFutureTask类型的任务，是线程池调度任务的最小单位。
它采用DelayQueue存储等待的任务：
1、DelayQueue内部封装成一个PriorityQueue，它会根据time的先后时间顺序，如果time相同则根绝sequenceNumber排序；
2、DelayQueue是无界队列；

接收的参数:

private final long sequenceNumber;//任务的序号
private long time;//任务开始的时间
private final long period;//任务执行的时间间隔

工作线程的的执行过程：
工作线程会从DelayQueue取出已经到期的任务去执行；
执行结束后重新设置任务的到期时间，再次放回DelayQueue；

ScheduledThreadPoolExecutor会把待执行的任务放到工作队列DelayQueue中，DelayQueue封装了一个PriorityQueue，PriorityQueue会对队列中的ScheduledFutureTask进行排序，具体的排序算法实现如下：

public int compareTo(Delayed other) {
    if (other == this) // compare zero if same object
        return 0;
    if (other instanceof ScheduledFutureTask) {
        ScheduledFutureTask x = (ScheduledFutureTask)other;
        //首先按照time排序，time小的排到前面，time大的排到后面
        long diff = time - x.time;
        if (diff < 0)
            return -1;
        else if (diff > 0)
            return 1;
        //time相同，按照sequenceNumber排序;
        //sequenceNumber小的排在前面,sequenceNumber大的排在后面 
        else if (sequenceNumber < x.sequenceNumber)
            return -1;
        else
            return 1;
    }
    long diff = getDelay(NANOSECONDS) - other.getDelay(NANOSECONDS);
    return (diff < 0) ? -1 : (diff > 0) ? 1 : 0;
}

接下来看看ScheduledFutureTask的run方法实现， run方法是调度task的核心，task的执行实际上是run方法的执行。

public void run() {
    //是否是周期性的
    boolean periodic = isPeriodic();
    //线程池是shundown状态不支持处理新任务，直接取消任务
    if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
        cancel(false);
    //如果不需要执行执行周期性任务，直接执行run方法结束
    else if (!periodic)
        ScheduledFutureTask.super.run();
    //如果需要周期性执行，则在执行任务完成后，设置下一次执行时间
    else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
        //设置下一次执行该任务的时间
        setNextRunTime();
        //重复执行该任务
        reExecutePeriodic(outerTask);
    }
}

run方法的执行步骤：

1、如果线程池是shundown状态不支持处理新任务，直接取消任务，否则步骤2；

2、如果不是周期性任务，直接调用ScheduledFutureTask的run方法执行，会设置执行结果，然后直接返回，否则步骤3；

3、如果是周期性任务，调用ScheduledFutureTask的runAndset方法执行，不会设置执行结果，然后直接返回，否则执行步骤4和步骤5；

4、计算下一次执行该任务的时间；

5、重复执行该任务；

接下来看下reExecutePeriodic方法的执行步骤：

void reExecutePeriodic(RunnableScheduledFuture task) {
    if (canRunInCurrentRunState(true)) {
        super.getQueue().add(task);
        if (!canRunInCurrentRunState(true) && remove(task))
            task.cancel(false);
        else
            ensurePrestart();
    }
}

由于已经执行过一次周期性任务，所以不会reject当前任务，同时传入的任务一定是周期性任务。

周期性有三种提交的方式：schedule、sceduleAtFixedRate、schedlueWithFixedDelay。下面从使用和源码两个方面进行说明，首先是如果提交任务：

pool.schedule(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("延迟执行");
    }
},1, TimeUnit.SECONDS);

/**
 * 这个执行周期是固定，不管任务执行多长时间，每过3秒中就会产生一个新的任务
 */
pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //这个业务逻辑需要很长的时间，超过了3秒
        System.out.println("重复执行");
    }
},1,3,TimeUnit.SECONDS);

pool.shutdown();

/**
 * 假如run方法30min后执行完成，然后间隔3秒，再周期性执行下一个任务
 */
pool.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //30min
        System.out.println("重复执行");
    }
},1,3,TimeUnit.SECONDS);

知道了如何提交周期性任务，接下来源码是如何执行的，首先是schedule方法，该方法是指任务在指定延迟时间到达后触发，只会执行一次。

public ScheduledFuture schedule(Runnable command,
                                   long delay,
                                   TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    //把任务封装成ScheduledFutureTask，之后调用decorateTask进行包装；
    //decorateTask方法是空方法，留给用户去实现的；
    RunnableScheduledFuture t = decorateTask(command,
        new ScheduledFutureTask(command, null,
                                      triggerTime(delay, unit)));
    //包装好任务之后，进行任务的提交                                  
    delayedExecute(t);
    return t;
}

任务提交方法：

private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture task) {
    //如果线程池不是RUNNING状态，则使用拒绝策略把提交任务拒绝掉
    if (isShutdown())
        reject(task);
    else {
        //与ThreadPoolExecutor不同，这里直接把任务加入延迟队列
        super.getQueue().add(task);
        //如果当前状态无法执行任务，则取消
        if (isShutdown() &&
            !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
            remove(task))
            task.cancel(false);
        else
        //和ThreadPoolExecutor不一样，corePoolSize没有达到会增加Worker;
        //增加Worker，确保提交的任务能够被执行
            ensurePrestart();
    }
}

还没关注我的公众号？

扫文末二维码关注公众号【小强的进阶之路】可领取如下:

学习资料： 1T视频教程：涵盖Javaweb前后端教学视频、机器学习/人工智能教学视频、Linux系统教程视频、雅思考试视频教程；

100多本书：包含C/C++、Java、Python三门编程语言的经典必看图书、LeetCode题解大全；

软件工具：几乎包括你在编程道路上的可能会用到的大部分软件；

项目源码：20个JavaWeb项目源码。