史上最難的一道Java面試題 (分析篇)

摘自http://www.51testing.com/html/50/n-3721850.html

Timer Demo

public class ThreadTest {

public static void main(String[] args) {

TimerTask task1 = new TimerTask() {

@Override

public void run() {

System.out.println("task1 run ... ?execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

};

TimerTask task2 = new TimerTask() {

@Override

public void run() {

System.out.println("task2 run ... ?execute time:"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

};

Timer t = new Timer();

t.schedule(task1, 0,1000);

t.schedule(task2, 0,1000);

}

}

我們定義了兩個(gè)定時(shí)任務(wù),每個(gè)定時(shí)任務(wù)的執(zhí)行周期是1秒鐘,每秒執(zhí)行一次。

task1 執(zhí)行的時(shí)長為2秒鐘, task2 執(zhí)行的時(shí)長為1秒鐘。

輸出結(jié)果

task1 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:40

task2 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:42

task1 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:43

task2 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:45

task1 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:46

task2 run ... ?execute time:2017-10-16 23:02:48

從結(jié)果來看,task1 每次執(zhí)行的時(shí)間間隔為3秒鐘,task2每次執(zhí)行的時(shí)間間隔也為3秒鐘。

為什么會(huì)這樣呢?

缺陷一:

因?yàn)門imer底層是使用一個(gè)單線來實(shí)現(xiàn)多個(gè)Timer任務(wù)處理的,所有任務(wù)都是由同一個(gè)線程來調(diào)度,所有任務(wù)都是串行執(zhí)行,意味著同一時(shí)間只能有一個(gè)任務(wù)得到執(zhí)行,而前一個(gè)任務(wù)的延遲或者異常會(huì)影響到之后的任務(wù)。

task1 執(zhí)行了兩秒,然后發(fā)現(xiàn)task2也該執(zhí)行了,task2執(zhí)行了一秒,然后再執(zhí)行task1,這樣task1的時(shí)間間隔就變成3秒了。

Timer 源碼分析

Timer 中維護(hù)了一個(gè)TaskQueue隊(duì)列,存放TimerTask任務(wù)

Timer 定義了一個(gè)線程,用于執(zhí)行輪詢隊(duì)列中的Task任務(wù),并執(zhí)行。

TaskQueue結(jié)構(gòu)

TaskQueue 內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)TimerTask數(shù)組。

TimreTask數(shù)字中存放了所有的定時(shí)任務(wù)。

TimerTask[] 數(shù)組是從下標(biāo)1開始存放元素的。

即將要執(zhí)行的任務(wù)永遠(yuǎn)存放到TimerTask[1] 中,(數(shù)組中的任務(wù)順序,是不斷的調(diào)整的,每次獲取完任務(wù)后都會(huì)調(diào)整一次)。

TimerThread.mainLoop() 方法

在Timer中定義了一個(gè)內(nèi)部類 TimerThread,負(fù)責(zé)執(zhí)行隊(duì)列中的任務(wù)

主要邏輯是:

從queue中獲取將要執(zhí)行task1 (TimerTask[1]=task1, TimerTask[2]=task2).

獲取完成后,然后把queue的TimerTask[1] =task2,TimerTask[2]=task1

然后執(zhí)行獲取的task.run()。

缺陷二:

因?yàn)門imer中所有的任務(wù)都是在一個(gè)線程中執(zhí)行,那么如果有一個(gè)定時(shí)任務(wù)在運(yùn)行時(shí),產(chǎn)生未處理的異常,那么當(dāng)前這個(gè)線程就會(huì)停止,那么所有的定時(shí)任務(wù)都會(huì)停止,受到影響。

如下圖:

ScheduledExecutorService 代替 Timer

基于上述Timer的兩個(gè)致命缺陷,在以后的開發(fā)中盡可能使用ScheduledExecutorService(JDK1.5以后)替代Timer。

ScheduledExecutorService是基于線程池的,可以開啟多個(gè)線程進(jìn)行執(zhí)行多個(gè)任務(wù),每個(gè)任務(wù)開啟一個(gè)線程,這樣就可以避免上述的兩個(gè)致命缺陷。

Timer 的 schedule 和 scheduleAtFixedRate

1.schedule:每次執(zhí)行完當(dāng)前任務(wù)后,然后間隔一個(gè)period的時(shí)間再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù),因此執(zhí)行時(shí)間會(huì)不斷延后。

比如每次的任務(wù)執(zhí)行時(shí)間為2秒,period時(shí)間為1秒,那么就相當(dāng)于每3秒執(zhí)行一次任務(wù)。

scheduleAtFixedRate:每次執(zhí)行時(shí)間為上一次任務(wù)開始起向后推一個(gè)period間隔,也就是說下次執(zhí)行時(shí)間相對(duì)于上一次任務(wù)開始的時(shí)間點(diǎn),因此執(zhí)行時(shí)間不會(huì)延后,但是存在任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的問題。

并發(fā)問題:比如任務(wù)每間隔3秒執(zhí)行一次,突然有一次任務(wù)執(zhí)行了6秒鐘,因?yàn)?秒鐘可以執(zhí)行兩次任務(wù),所以下次執(zhí)行就會(huì)一下子執(zhí)行兩次該任務(wù)。

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