周期性线程池与主要源码解析

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。今天小强带来周期性线程池的使用和重点源码剖析。

ScheduledThreadPoolExecutor

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；

ScheduleFutureTask

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。

周期性线程池任务的提交方式

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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