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系列专栏：JavaEE初阶
每日一句：人的一生，可以有所作为的时机只有一次，那就是现在！！！!
前言
继多线程的阻塞队列之后，我们来学习一下 第三个经典的案例 —— 定时器;
定时器，也是开发中的一个比较常用的基础组件;
定时器，就像闹钟一样，闹钟在达到一个设定的时间以后，就会发出响声来提醒；而定时器到了设定好的时间以后，就会执行某个指定好的代码;
一、定时器概述
定时器，又称 任务定时执行器;
即：到了一定的时间，就会去执行指定的任务;
在 Java标准库中，提供了一个带有定时器功能的 Timer类，
Timer类 的核心方法是 schedule方法
schedule方法 包含了两个参数，第一个参数为 即将要执行的任务代码，第二个参数为 指定多长时间后执行地一个参数中的代码（单位是 毫秒）
代码示例：
Timer timer = new Timer(); timer.schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { System.out.println("hello"); } }, 3000);
二、定时器的实现
2.1 Java标准库 定时器的使用
代码实现：
运行结果：
在观察运行结果之后，就会提出两个小问题？？？？
问题一：程序执行完之后，为啥没有结束呢？
实现定时器，背后涉及到了多线程，Timer 里面有线程，这个线程的运行阻止了进程的退出；
问题二：那为什么不直接使用 sleep 呢，还专门搞了一个定时器？
使用 sleep 是把当前线程给阻塞了；
换句话说，sleep 的时间里，啥也干不了，只能干等着；但是使用定时器，之前的线程该干啥干啥；
我们可以来证实一下，加一些代码并且观察运行结果：
运行结果：
我们从中可以看出，在
定时器定时的那段时间里，线程是在继续干活的，仍然在打印出 main；
如果使用 sleep，那么这段时间就只能干等了；
所以，平常使用的还是定时器较多。
2.2 自己模拟实现一个定时器
在模拟实现定时器之前，我们应该要思考清楚，一个定时器里面应该要有什么？？
首先，我们要清楚，一个 Timer 内部其实是可以加入很多很多任务的;
其次，Timer 里的每一个任务都要通过一定的方式描述出来（描述任务的过程 其实就相当于自己定义 TimerTask）
最后，还需要有一个线程，通过这个线程来扫描定时器内部的任务，并执行其中时间到了的任务;
虽然当前的任务有很多，但是它们的执行顺序是一定的：按照时间顺序先后来执行;
此处 可以使用 优先级队列来执行，使用优先级队列可以非常高效的 找到当前时间最小的任务（首先要执行的任务）
代码实现：
package thread; import java.util.PriorityQueue; import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue; //通过这个类来描述一个任务 class MyTask implements Comparable<MyTask> { //获取具体任务 private Runnable command; //执行任务时的时间戳 private long time; //构造方法 public MyTask (Runnable command,long after) { this.command = command; //我们希望知道完整的时间戳(几点几分几秒之后执行)，所以用 当前系统时间戳+多长时间后执行 来表示 //此处记录的是绝对时间戳，不是 "多长时间之后执行" this.time = System.currentTimeMillis() + after; } //执行任务的方法，直接在内部调用 Runnable 的 run 即可 public void run() { command.run(); } //获取执行时间 public long getTime() { return time; } @Override public int compareTo(MyTask o) { //希望 时间小的在前面，时间大的在后面 return (int) (this.time - o.time); } } //自己创建的定时器类 class MyTimer { //使用 优先级队列的数据结构 来保存若干个任务 //但是调用 schedule 的时候，可能是多个线程调用，并不一定是单线程调用(比如说可以定多个闹钟) //所以使用 的队列应该是 带有优先级的阻塞队列 PriorityBlockingQueue private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>(); //command 表示要执行的任务是啥，after 表示多长时间之后来执行这个任务 public void schedule(Runnable command,long after) { MyTask myTask = new MyTask(command,after); queue.put(myTask); } public MyTimer() { //在这里启动一个线程，来完成执行任务的工作 //尤其是每次出队列，来执行时间最短的任务 Thread t = new Thread(() -> { while (true) { //循环过程中,不断的尝试从队列中获取到队首元素 //判定队首元素当前的时间是否就绪，时间有没有到点，如果就绪就执行，如果不就绪就不执行 try { MyTask myTask = queue.take(); long curTime = System.currentTimeMillis(); if (myTask.getTime() > curTime) { //时间还没有到，塞回到队列中 queue.put(myTask); }else{ //时间到了，直接执行任务 myTask.run(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t.start(); } }上面就是定时器的模拟实现代码，现在就需要我们来小小测试一下效果：
//测试代码 public class Demo24 { public static void main(String[] args) { MyTimer myTimer = new MyTimer(); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("2222"); } },4000); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("1111"); } },2000); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("3333"); } },6000); } }运行结果：
2.3 对自己实现的定时器的进一步优化
2.3.1 为何需要再进行优化
这个线程的执行，还是有一定的缺陷的：
如果队列为空的话，那么的确在调用 take 的时候，在阻塞 没有什么太大的问题
如果队列不为空的话，那么 它会执行下面的逻辑：
取出任务
比较时间
如果时间未到，就会插入任务回队列
但是，当插入任务回队列的时候 且时间未到，就会再次调用 myTask，进入循环但是，由于队列不为空 且时间未到，那么 又是调用，......
这样的后果，就是 如果队列不为空的话，且如果没有到时间，那么 就会产生大量的循环
这就相当于，CPU 在不断的进行 "空转"，但是 又没有实质性的任务再执行，相当于在 "盲等"（？？？？？？？？？？？？？？？）
2.3.2 如何进行进一步优化（一）
我们希望，当我们把任务塞回队列之后，不应该让它立刻循环下一次，应该让线程等一会儿再进入循环;
如果引入了 sleep方法，看起来是会让线程不盲等，但是会引入新的问题;
举个例子，比如说，定了一个闹钟，想要下午两点和同学一起出去看电影；看了一下时间，现在才是 10:50，于是 sleep 了一个小时，到了 11:50；再看了一下时间，于是又 sleep 了一个小时 ......
这时候，你突然想起还有一个很紧急的事情没有做 —— 做核酸，在 12:00 之前帮助做核酸的志愿者就要走了;
但是，在 11:50 ~ 12:50 这段时间中，你仍然在 sleep，就无法在执行这个任务;
直到 sleep 结束，这个 "做核酸" 的任务才会被执行（于是，你又要等到下个时间段在去做了）;
所以说，我们需要想想其它的办法
虽然 sleep 不行，但是 wait 可以，相比于 sleep 来说，wait 是可以被提前唤醒的！！！
如果是能够提前唤醒，就完全可以再插入新任务的时候，把这里的等待给唤醒，再去执行新的任务;就可以避免这种情况的发生！！！
代码实现：
2.3.3 如何进行进一步优化（二）
经过上述的优化，已经差不多了，只剩下最后一个小小的问题了
有这样一种情况，假设当前的时间是 10:00，此时 取出的队首元素是 11:00 要执行的任务，此时 时间还没有到，于是 就把这个任务塞回到队列中;
接着 就需要等待 1h，但是，我们知道，多线程执行两个线程的顺序是不确定的，于是 在 put 之后，wait 之前，可能会有另外的新任务到达了，新的任务是在 10:30 运行;
当我们把 新的任务 插入之后，进行了 notify;
但是，由于 另外一个线程还没有 wait，所以这个 notify 就相当于空打了一炮;
于是，回到了wait方法继续执行，就等待了的是 1h，而不是等待了的是 30min;
（？？？？？？？？？？？？？？？）
之所以出现这个问题，主要是出现了线程调度的问题，因此需要把锁的范围扩大一点就可以了
注意：取元素、判断时间、put、wait 应该视为原子操作，如果在其中间插入任务，都可能会出现风险的;
当然，如果直接放大锁的范围的话，由于后面的 take 会让线程造成死锁的问题（因为在初始情况下 队列可能是空着的），就会让线程阻塞 ；
所以还需要一个判断条件：
2.4 附上自己模拟实现定时器的代码
package thread; import java.util.PriorityQueue; import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue; //通过这个类来描述一个任务 class MyTask implements Comparable<MyTask> { //获取具体任务 private Runnable command; //执行任务时的时间戳 private long time; //构造方法 public MyTask (Runnable command,long after) { this.command = command; //我们希望知道完整的时间戳(几点几分几秒之后执行)，所以用 当前系统时间戳+多长时间后执行 来表示 //此处记录的是绝对时间戳，不是 "多长时间之后执行" this.time = System.currentTimeMillis() + after; } //执行任务的方法，直接在内部调用 Runnable 的 run 即可 public void run() { command.run(); } //获取执行时间 public long getTime() { return time; } @Override public int compareTo(MyTask o) { //希望 时间小的在前面，时间大的在后面 return (int) (this.time - o.time); } } //自己创建的定时器类 class MyTimer { //这个是用来阻塞等待的锁对象 private Object locker = new Object(); //使用 优先级队列的数据结构 来保存若干个任务 //但是调用 schedule 的时候，可能是多个线程调用，并不一定是单线程调用(比如说可以定多个闹钟) //所以使用 的队列应该是 带有优先级的阻塞队列 PriorityBlockingQueue private PriorityBlockingQueue<MyTask> queue = new PriorityBlockingQueue<>(); //command 表示要执行的任务是啥，after 表示多长时间之后来执行这个任务 public void schedule(Runnable command,long after) { MyTask myTask = new MyTask(command,after); //唤醒 synchronized (locker) { queue.put(myTask); locker.notify(); } } public MyTimer() { //在这里启动一个线程，来完成执行任务的工作 //尤其是每次出队列，来执行时间最短的任务 Thread t = new Thread(() -> { while (true) { //循环过程中,不断的尝试从队列中获取到队首元素 //判定队首元素当前的时间是否就绪，时间有没有到点，如果就绪就执行，如果不就绪就不执行 try { synchronized (locker) { while (queue.isEmpty()) { locker.wait(); } MyTask myTask = queue.take(); long curTime = System.currentTimeMillis(); if (myTask.getTime() > curTime) { //时间还没有到，塞回到队列中 queue.put(myTask); //比如说，下午两点有新任务，现在 是十一点，那么 一减就可以得出 需要等待 三个小时就可以了 locker.wait(myTask.getTime() - curTime); }else{ //时间到了，直接执行任务 myTask.run(); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t.start(); } } public class Demo24 { public static void main(String[] args) { MyTimer myTimer = new MyTimer(); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("2222"); } },4000); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("1111"); } },2000); myTimer.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("3333"); } },6000); } }
好了，关于多线程的第三个案例 —— 定时器就介绍到这里了；
总结
今天就介绍到这里了，我们下一节再见！！！！！！
