ScheduledThreadPoolExecutor实现原理
来源:互联网 发布:mac air教程视频 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 19:18
这篇文章承载自http://blog.csdn.net/u010665691/article/details/38686999,因为当时并未找到合适的内容与链接的文章相关联,这次看到了,就注意一下!
自jdk1.5开始,Java开始提供ScheduledThreadPoolExecutor类来支持周期性任务的调度,在这之前,这些工作需要依靠Timer/TimerTask或者其它第三方工具来完成。但Timer有着不少缺陷,如Timer是单线程模式,调度多个周期性任务时,如果某个任务耗时较久就会影响其它任务的调度;如果某个任务出现异常而没有被catch则可能导致唯一的线程死掉而所有任务都不会再被调度。ScheduledThreadPoolExecutor解决了很多Timer存在的缺陷。
先来看看ScheduledThreadPoolExecutor的实现模型,它通过继承ThreadPoolExecutor来重用线程池的功能,里面做了几件事情:
- 为线程池设置了一个DelayedWorkQueue,该queue同时具有PriorityQueue(优先级大的元素会放到队首)和DelayQueue(如果队列里第一个元素的getDelay返回值大于0,则take调用会阻塞)的功能
- 将传入的任务封装成ScheduledFutureTask,这个类有两个特点,实现了java.lang.Comparable和java.util.concurrent.Delayed接口,也就是说里面有两个重要的方法:compareTo和getDelay。ScheduledFutureTask里面存储了该任务距离下次调度还需要的时间(使用的是基于System#nanoTime实现的相对时间,不会因为系统时间改变而改变,如距离下次执行还有10秒,不会因为将系统时间调前6秒而变成4秒后执行)。getDelay方法就是返回当前时间(运行getDelay的这个时刻)距离下次调用之间的时间差;compareTo用于比较两个任务的优先关系,距离下次调度间隔较短的优先级高。那么,当有任务丢进上面说到的DelayedWorkQueue时,因为它有DelayQueue(DelayQueue的内部使用PriorityQueue来实现的)的功能,所以新的任务会与队列中已经存在的任务进行排序,距离下次调度间隔短的任务排在前面,也就是说这个队列并不是先进先出的;另外,在调用DelayedWorkQueue的take方法的时候,如果没有元素,会阻塞,如果有元素而第一个元素的getDelay返回值大于0(前面说过已经排好序了,第一个元素的getDelay不会大于后面元素的getDelay返回值),也会一直阻塞。
- ScheduledFutureTask提供了一个run的实现,线程池执行的就是这个run方法。看看run的源码(本文的代码取自hotspot1.5.0_22,jdk后续版本的代码可能已经不一样了,如jdk1.7中使用了自己实现的DelayedWorkQueue,而不再使用PriorityQueue作为存储,不过从外面看它们的行为还是一样的,所以并不影响对ScheduledThreadPoolExecutor调度机制的理解):
public void run() { if(isPeriodic()) runPeriodic(); else ScheduledFutureTask.super.run();}
如果不是周期性任务就直接执行任务(也就是else部分),这个主要是用于实现ScheduledThreadPoolExecutor#schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit)和ScheduledThreadPoolExecutor#schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit),后面会讲到它们的实现,这里先关注周期任务的执行方式。周期性任务执行的是runPeriodic(),看下它的实现:
private void runPeriodic() { booleanok = ScheduledFutureTask.super.runAndReset(); booleandown = isShutdown(); // Reschedule if not cancelled and not shutdown or policy allows if(ok && (!down || (getContinueExistingPeriodicTasksAfterShutdownPolicy() && !isTerminating()))) { longp = period; if(p > 0) time += p; else time = triggerTime(-p); ScheduledThreadPoolExecutor.super.getQueue().add(this); } // This might have been the final executed delayed // task. Wake up threads to check. elseif (down) interruptIdleWorkers();}
这里可以看到,先执行了任务本身(ScheduledFutureTask.super.runAndReset),这个调用有一个返回值,来看下它的实现:
protected boolean runAndReset() { returnsync.innerRunAndReset();}
跟进去看下innerRunAndReset():
boolean innerRunAndReset() { if(!compareAndSetState(0, RUNNING)) returnfalse; try{ runner = Thread.currentThread(); callable.call();// don't set result runner = null; returncompareAndSetState(RUNNING, 0); }catch(Throwable ex) { innerSetException(ex); returnfalse; }}
可以发现,这里需要关注的是第三个return,也就是如果任务执行出现了异常,会被catch且返回false.
继续看runPeriodic()方法,if里面,如果刚才任务执行的返回值是true且线程池还在运行就在if块中的操作,如果线程池被关闭了就做else if里的操作。也就是说,如果之前的任务执行出现的异常返回了false,那么if里以及else if里的代码都不会执行了,那有什么影响?接下来看看if里做了什么。
if里的代码很简单,分为两部分,一是计算这个任务下次调度的间隔,二是将任务重新放回队列中。回到出现异常的情况,如果刚才的任务执行出现了异常,就不会将任务再放回队列中,换而言之,也就是这个任务再也得不到调度了!但是,这并不影响其它周期任务的调度。
综上,可以看到,ScheduledThreadPoolExecutor执行周期性任务的模型就是:调度一次任务,计算并设置该任务下次间隔,将任务放回队列中供线程池执行。这里的队列起了很大的作用,且有一些特点:距离下次调度间隔短的任务总是在队首,队首的任务若距离下次调度的间隔时间大于0就无法从该队列的take()方法中拿到任务。
接下来看看ScheduledThreadPoolExecutor#schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit)和ScheduledThreadPoolExecutor#schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)这两个非周期性任务的实现方式,先看看它们的源码:
publicScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, longdelay, TimeUnit unit) { if(command == null|| unit == null) thrownew NullPointerException(); ScheduledFutureTask<?> t = newScheduledFutureTask<Boolean>(command, null, triggerTime(delay, unit)); delayedExecute(t); returnt;}public<V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, longdelay, TimeUnit unit) { if(callable == null|| unit == null) thrownew NullPointerException(); ScheduledFutureTask<V> t = newScheduledFutureTask<V>(callable, triggerTime(delay, unit)); delayedExecute(t); returnt;}privatevoid delayedExecute(Runnable command) { if(isShutdown()) { reject(command); return; } // Prestart a thread if necessary. We cannot prestart it // running the task because the task (probably) shouldn't be // run yet, so thread will just idle until delay elapses. if(getPoolSize() < getCorePoolSize()) prestartCoreThread(); super.getQueue().add(command);}
实现方式也很简单,在创建ScheduledThreadPoolExecutor内部任务(即ScheduledFutureTask)的时候就将调度间隔计算并设置好,如果当前线程数小于设置的核心线程数,就启动一个线程(可能是线程池刚启动里面还没有线程,也可能是里面的线程执行任务时挂掉了。如果线程池中的线程挂掉了而又没有调用这些schedule方法谁去补充挂掉的线程?不用担心,线程池自己会处理的)去监听队列里的任务,然后将任务放到队列里,在任务执行间隔不大于0的时候,线程就可以拿到这个任务并执行。
周期性任务的入口(ScheduledThreadPoolExecutor#scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)和ScheduledThreadPoolExecutor#scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit))与非周期性任务是类似的,它们处理方式不同的地方在于前文说到的ScheduledFutureTask#run()中。
转载自:http://www.ticmy.com/?p=329
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