周期性线程池与主要源码解析

jiezi

5 年前

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<Void>(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();}
}

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ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduleFutureTask

周期性线程池任务的提交方式