定时器

1 问题描述

1) 与每个 Timer 对象相对应的是单个后台线程，用于顺序地执行所有计时器任务。计时器任务应该迅速完成。如果完成某个计时器任务的时间太长，那么它会“独占”计时器的任务执行线程。因此，这就可能延迟后续任务的执行，而这些任务就可能“堆在一起”。    －－摘自jdk1.6文档

2) 如果某个任务抛出了异常，整个Timer会停止，后继任务都不能被执行

下面笔者通过编程来重现以上两个问题。

/** * Timer执行周期任务，任务间隔5秒
*/
public class Test {public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();//周期任务，任务间隔5stimer.schedule(task, 0, 5*1000);}static TimerTask task = new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println(System.currentTimeMillis()/1000L);//注释1. 暂停10s，延长任务执行时间
//          try {
//              Thread.sleep(10 * 1000);
//          } catch (Exception e) {
//          }//         throw new RuntimeException("execption test");//注释2. 异常测试。}}
}

执行结果如下：

2.问题分析

通过查看Timer源码我们可以发现Timer本质上是将所有要进行调度的TimerTask放进一个根据下次执行时间nextExecutionTime排序的队列中(TaskQueue实例，它最大能存储128个TimerTask)，然后通过一个线程（TimerThread实例）来循环执行此队列中的任务。因此Timer调度的任务是在一个线程中执行的。而如果其中某一任务运行时间大于任务间执行间隔，会阻塞后续任务，所以Timer的定时在时间上是不严格的。而且对于任务执行时出现的异常也没有处理，所以它也是不可靠的。这两个问题也存在于ScheduledExecutorService的scheduleAtFixedRate方法中。

如下是TimerThread的主循环方法：

   /*** The main timer loop.  (See class comment.)*/private void mainLoop() {while (true) {try {TimerTask task;boolean taskFired;synchronized(queue) {// Wait for queue to become non-emptywhile (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)queue.wait();if (queue.isEmpty())break; // Queue is empty and will forever remain; die// Queue nonempty; look at first evt and do the right thinglong currentTime, executionTime;task = queue.getMin();synchronized(task.lock) {if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {queue.removeMin();continue;  // No action required, poll queue again}currentTime = System.currentTimeMillis();executionTime = task.nextExecutionTime;if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) {if (task.period == 0) { // Non-repeating, removequeue.removeMin();task.state = TimerTask.EXECUTED;} else { // Repeating task, reschedulequeue.rescheduleMin(task.period<0 ? currentTime   - task.period: executionTime + task.period);}}}if (!taskFired) // Task hasn't yet fired; waitqueue.wait(executionTime - currentTime);}if (taskFired)  // Task fired; run it, holding no lockstask.run(); //此处执行被调度的任务，没有对运行时异常作处理} catch(InterruptedException e) {}}}

ThreadLocal

1.问题描述

你觉得下面这段代码有没有问题？

public class Test {public static void main(String[] args) {//取得一个10个线程的线程池ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5);for(int i=0; i<100; i++){//每隔200ms执行一次executor.schedule(new ProblematicCommand(), 200, TimeUnit.MILLISECONDS);}//加入调度的线程任务全部执行后关闭线程池，程序退出。executor.shutdown();}static class ProblematicCommand implements Runnable{static ThreadLocal<SomeResource> resources = new ThreadLocal<SomeResource>(){@Overrideprotected SomeResource initialValue() {System.out.printf("[Thread-%2d] init resource\r\n", Thread.currentThread().getId());return new SomeResource();}};public void releaseResource(){resources.get().release();}public void run() {resources.get().use();releaseResource(); //label 1: 释放资源}}static class SomeResource{private boolean released=false;//使用资源，如果资源已释放会抛出运行时异常public void use() {if(!released)System.out.printf("[Thread-%2d] Functional Tool is used\r\n", Thread.currentThread().getId());elsethrow new RuntimeException("resource has already been closed.");}//释放资源public void release(){this.released=true;System.out.printf("[Thread-%2d] resource released.\r\n", Thread.currentThread().getId());}}
}

我们将上面的代码运行起来后会发现它没有执行预期的次数(100次)就退出了,在我的电脑上运行结果为：初始化资源5次，使用5次，释放资源5次。

而如果把label 1代码注释掉，执行后发现代码只初始化了5次资源，但使用了100次！

2.问题分析

因为使用了线程池，所以上面的那些任务是在特定的几个线程中执行的（即5个线程共执行了100次任务），这就导致了ThreadLocal变量中只储存了与线程池中的线程ID相关的线程变量(ThreadLocal可以简单理解为Map<线程ID, SomeResource>)。也就是说某一个线程中执行了多次任务，因此在这个线程中执行的多个任务使用的却是同一个线程ID, 这就是资源只初始化5次的原因。而如果在任务执行完成后释放了资源，那么在释放资源的线程中再次执行任务时，由于与该线程ID绑定的资源已经被释放，在使用资源时抛出了异常，而线程池在发现异常后会导致整个线程池，所以程序直接退出了。

结论

有某任务需要循环执行，设其单次执行时间为t， 执行间隔为g，当t<g时定时器可以按时执行，但当t>=g时，任务被执行的间隔就成为了t.

另外在调度任务时要注意可能出现的异常。Timer在出现异常时会打印出异常栈，而ScheduledExecutorService却没有任何提示，但它们都会停止对任务的执行。

而在线程池中使用ThreadLocal，或通过定时器循环调度某一任务时(Timer可以看成是拥有一个线程的线程池)要注意ThreadLocal所持有的资源的状态。