详细了解Java中定时器Timer的使用及缺陷分析

在需要定时并且周期执行任务时，在最初的JAVA工具类库中，Timer可以实现任务的定时周期执行的需求，不过有一定的缺陷，比如，Timer是基于绝对时间而非相对时间，因此Timer对系统时钟比较敏感，本文就是讨论的Timer定时周期执行任务的问题。

代码清单1：TimerPrinter.java

package org.4spaces;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.TimerTask;
public class TimerPrinter extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        String base = "timerprinterbeginprinting.....";
        Random random = new Random();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        int number = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            number = random.nextInt(base.length());
            sb.append(base.charAt(number));
        }
        System.out.println(new Date() + "," + sb.toString());
    }

}

以上代码的功能是：输出代码执行时间和长度为10的字符串，这里我们将输出时间打印出来，近似认为是任务执行的时间。。

代码清单2：TimerLongTask.java

import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimerLongTask extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("TimerLongTask:开始沉睡");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("TimerLongTask:已经醒来");
    }
}

以上代码的功能：启动了一个长任务，让任务沉睡10s。

代码清单3：TimerTest.java

package org.4spaces;
import java.util.Timer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimerTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerPrinter(), 1);
        timer.schedule(new TimerLongTask(), 1);
        timer.schedule(new TimerPrinter(), 2);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
        timer.cancel();
    }
}

以上代码的功能：定时执行任务，我们先提交了一个打印任务，且让它延迟1毫秒执行，紧接着我们又提交了一个TimerLongTask长任务，且让它也延迟1毫秒执行，最后我们再提交一个打印任务，延迟2毫秒执行。然后让主线程沉睡20秒后关闭timer。执行结果如下：

    Sat Nov 01 18:05:49 CST 2014,rigtr.meit
    TimerLongTask:开始沉睡
    TimerLongTask:已经醒来
    Sat Nov 01 18:05:59 CST 2014,rgnneg.nni

从执行结果来看：第一次打印任务我们让延迟一秒后执行，沉睡任务我们也是设置的延迟一秒执行，第二次打印任务我们设置的是延迟2秒执行，执行结果第一次打印和第二次打印间隔为10秒，这个间隔正好是沉睡任务的时间，通过分析我们得出： Timer用来执行任务的线程只有一个，所以任务时逐一执行的。接下来我们查看一下源码验证一下，如下：

private TaskQueue queue = new TaskQueue();  
private TimerThread thread = new TimerThread(queue); 

这两行代码来自Timer源码，我们可以看到在第一次创建了Timer时就已经创建了一个thread和一个queue，因此只有一个线程来执行我们的任务。

那么Timer是如何来执行任务的？

首先我们调用timer.schedule方法，将任务提交到timer中，Timer中有很多重载的schedule方法，但它们都会调用同一个方法即sched方法。这个方法会将我们提交的任务添加到TaskQueue的队列中(即queue)，在每次添加时都会根据nextExecutionTime大小来调整队列中任务的顺序，让nextExecutionTime最小的排在队列的最前端，nextExecutionTime最大的排在队列的最后端。在创建Timer时，我们同时也创建了一个TimerThread即thread，并且启动了这个线程:

public Timer(String name) {  
        thread.setName(name);  
        thread.start();  
} 

那么逐一执行的次序又是怎么样的呢？

我们来调整一下代码：

代码清单4：TimerTest.java

package org.4spaces;
import java.util.Timer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimerTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerPrinter(), 1);
        timer.schedule(new TimerPrinter(), 2);
        timer.schedule(new TimerLongTask(), 1);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
        timer.cancel();
    }
}

执行结果：

    Sat Nov 01 18:19:34 CST 2014,e.pmn.nimn
    TimerLongTask:开始沉睡
    TimerLongTask:已经醒来
    Sat Nov 01 18:19:44 CST 2014,bnrrn..tgp

我们看到，打印任务2在沉睡任务执行之后再执行。

实际上，timer.schedule()这个方法，会将我们添加的任务，按照等待执行的时间长短排成队列，等待时间短的排在前面。

重复执行任务由方法：timer.scheduleAtFixedRate()来完成，比如：

Timer timer = new Timer();
timer.scheduleAtFixedRate(new TimerPrinter(), 3000, 5000);

表示，第一次执行时等待3s，然后每个5s执行一次该任务。

由于Timer只使用一个线程运行所有的任务，那么当一个任务抛出运行时异常后会有什么样的情形呢？其他的任务是否可以继续？我们已经有了前面的知识可以先猜想一个结果：因为Timer只使用一个线程运行所有的任务，所以当一个线程抛出运行时异常时，这个线程就基本挂了，不会在执行后续的任何代码，因此我们可以断言，当一个任务抛出运行时异常时，后续任务都不可以执行。为了证明这个猜想，我们需要一个可以抛出异常的任务，如下：

public class TimerExceptionTask extends TimerTask {  

    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("TimerExceptionTask: "+new Date());  
        throw new RuntimeException();  
    }  

} 

这个任务抛出一个运行时异常。接着我们需要定义一下我们任务执行的顺序：先执行一个正常的任务，然后在执行一个抛出异常的任务，最后在执行一个正常的任务，如下：

Timer timer = new Timer();  
timer.schedule(new TimerTask1(), 1000);  
timer.schedule(new TimerExceptionTask(), 3000);  
timer.schedule(new TimerTask1(), 5000);  
TimeUnit.SECONDS.sleep(6);  
timer.cancel(); 

延迟1秒执行正常输出字符串的任务，延迟3秒执行抛出异常的任务，延迟5秒执行正常输出字符串的任务，看一下结果：

 Thu Apr 21 13:40:23 CST 2011,lk7fjneyyu  
TimerExceptionTask: Thu Apr 21 13:40:25 CST 2011  
Exception in thread "Timer-0" java.lang.RuntimeException  
    at org.victorzhzh.concurrency.TimerExceptionTask.run(TimerExceptionTask.java:11)  
    at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:512)  
    at java.util.TimerThread.run(Timer.java:462)  

并没有输出两个字符串，只执行了第一次的输出字符串任务，说明当抛出运行时异常时，其后续任务不可能被执行。鉴于Timer的缺陷，所以对它的使用还是要谨慎的，还好并发包中为我们提供了相应的替代品：ScheduledThreadPoolExecutor。

参考文章：http://victorzhzh.iteye.com/blog/1011061；

Java中Timer和ThreadPoolExecutor学习比较系列文章：

1. Java中Timer和ThreadPoolExecutor的区别和比较 ；
2. Java中使用Timer和TimerTask完成定时执行任务 ；
3. Java中ScheduledThreadPoolExecutor实现定时周期性任务 ；
4. 详细了解Java中定时器Timer的使用及缺陷分析 ；