摘要：今天給大家介紹下周期性線程池的使用和重點源碼剖析。用來處理延時任務或定時任務定時線程池類的類結構圖接收類型的任務，是線程池調度任務的最小單位。周期性線程池任務的提交方式周期性有三種提交的方式。

之前學習ThreadPool的使用以及源碼剖析，并且從面試的角度去介紹知識點的解答。今天給大家介紹下周期性線程池的使用和重點源碼剖析。

ScheduledThreadPoolExecutor：用來處理延時任務或定時任務
定時線程池類的類結構圖

ScheduledThreadPoolExecutor接收ScheduleFutureTask類型的任務，是線程池調度任務的最小單位。
它采用DelayQueue存儲等待的任務：
1、DelayQueue內部封裝成一個PriorityQueue，它會根據time的先后時間順序，如果time相同則根絕sequenceNumber排序；
2、DelayQueue是無界隊列；

接收的參數:

private final long sequenceNumber;//任務的序號
private long time;//任務開始的時間
private final long period;//任務執行的時間間隔

工作線程的的執行過程：
工作線程會從DelayQueue取出已經到期的任務去執行；
執行結束后重新設置任務的到期時間，再次放回DelayQueue；

ScheduledThreadPoolExecutor會把待執行的任務放到工作隊列DelayQueue中，DelayQueue封裝了一個PriorityQueue，PriorityQueue會對隊列中的ScheduledFutureTask進行排序，具體的排序算法實現如下：

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;
}

接下來看看ScheduledFutureTask的run方法實現， run方法是調度task的核心，task的執行實際上是run方法的執行。

public void run() {
    //是否是周期性的
    boolean periodic = isPeriodic();
    //線程池是shundown狀態不支持處理新任務，直接取消任務
    if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
        cancel(false);
    //如果不需要執行執行周期性任務，直接執行run方法結束
    else if (!periodic)
        ScheduledFutureTask.super.run();
    //如果需要周期性執行，則在執行任務完成后，設置下一次執行時間
    else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
        //設置下一次執行該任務的時間
        setNextRunTime();
        //重復執行該任務
        reExecutePeriodic(outerTask);
    }
}

run方法的執行步驟：

1、如果線程池是shundown狀態不支持處理新任務，直接取消任務，否則步驟2；

2、如果不是周期性任務，直接調用ScheduledFutureTask的run方法執行，會設置執行結果，然后直接返回，否則步驟3；

3、如果是周期性任務，調用ScheduledFutureTask的runAndset方法執行，不會設置執行結果，然后直接返回，否則執行步驟4和步驟5；

4、計算下一次執行該任務的時間；

5、重復執行該任務；

接下來看下reExecutePeriodic方法的執行步驟：

void reExecutePeriodic(RunnableScheduledFuture task) {
    if (canRunInCurrentRunState(true)) {
        super.getQueue().add(task);
        if (!canRunInCurrentRunState(true) && remove(task))
            task.cancel(false);
        else
            ensurePrestart();
    }
}

由于已經執行過一次周期性任務，所以不會reject當前任務，同時傳入的任務一定是周期性任務。

周期性有三種提交的方式：schedule、sceduleAtFixedRate、schedlueWithFixedDelay。下面從使用和源碼兩個方面進行說明，首先是如果提交任務：

pool.schedule(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("延遲執行");
    }
},1, TimeUnit.SECONDS);

/**
 * 這個執行周期是固定，不管任務執行多長時間，每過3秒中就會產生一個新的任務
 */
pool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //這個業務邏輯需要很長的時間，超過了3秒
        System.out.println("重復執行");
    }
},1,3,TimeUnit.SECONDS);

pool.shutdown();

/**
 * 假如run方法30min后執行完成，然后間隔3秒，再周期性執行下一個任務
 */
pool.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        //30min
        System.out.println("重復執行");
    }
},1,3,TimeUnit.SECONDS);

知道了如何提交周期性任務，接下來源碼是如何執行的，首先是schedule方法，該方法是指任務在指定延遲時間到達后觸發，只會執行一次。

public ScheduledFuture schedule(Runnable command,
                                   long delay,
                                   TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    //把任務封裝成ScheduledFutureTask，之后調用decorateTask進行包裝；
    //decorateTask方法是空方法，留給用戶去實現的；
    RunnableScheduledFuture t = decorateTask(command,
        new ScheduledFutureTask(command, null,
                                      triggerTime(delay, unit)));
    //包裝好任務之后，進行任務的提交                                  
    delayedExecute(t);
    return t;
}

任務提交方法：

private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture task) {
    //如果線程池不是RUNNING狀態，則使用拒絕策略把提交任務拒絕掉
    if (isShutdown())
        reject(task);
    else {
        //與ThreadPoolExecutor不同，這里直接把任務加入延遲隊列
        super.getQueue().add(task);
        //如果當前狀態無法執行任務，則取消
        if (isShutdown() &&
            !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
            remove(task))
            task.cancel(false);
        else
        //和ThreadPoolExecutor不一樣，corePoolSize沒有達到會增加Worker;
        //增加Worker，確保提交的任務能夠被執行
            ensurePrestart();
    }
}

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