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《Java并发编程的艺术》读后笔记-ScheduledThreadPoolExecutor详解(第十章)

时间:2023-08-14
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《Java并发编程的艺术》读后笔记-ScheduledThreadPoolExecutor详解(第十章)

1.ScheduledThreadPoolExecutor简介2.ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制3.ScheduledThreadPoolExecutor的实现 《Java并发编程的艺术》读后笔记-ScheduledThreadPoolExecutor详解(第十章) 1.ScheduledThreadPoolExecutor简介

ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor。它主要用来在给定的延迟之后运行任务,或者定期执行任务。

ScheduledThreadPoolExecutor的功能与Timer类似,但ScheduledThreadPoolExecutor功能更强大、更灵活。Timer对应的是单个后台线程,而ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数

2.ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制

ScheduledThreadPoolExecutor的执行示意图:

DelayQueue是一个无界队列,所以ThreadPoolExecutor的maximumPoolSize在ScheduledThreadPoolExecutor中没有什么意义(设置maximumPoolSize的大小没有什么效果)

ScheduledThreadPoolExecutor的执行主要分为两大部分:

当调用ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()方法或者scheduleWithFixedDelay()方法时,会向ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue添加一个实现了RunnableScheduledFutur接口的ScheduledFutureTask。线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask,然后执行任务。

ScheduledThreadPoolExecutor为了实现周期性的执行任务,对ThreadPoolExecutor做了如下的修改:

使用DelayQueue作为任务队列。获取任务的方式不同执行周期任务后,增加了额外的处理 3.ScheduledThreadPoolExecutor的实现

前面我们提到过,ScheduledThreadPoolExecutor会把待调度的任务ScheduledFutureTask放到一个DelayQueue中。

ScheduledFutureTask主要包含3个成员变量:

long型成员变量time,表示这个任务将要被执行的具体时间。long型成员变量sequenceNumber,表示这个任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号。long型成员变量period,表示任务执行的间隔周期。

DelayQueue封装了一个PriorityQueue,这个PriorityQueue会对队列中的ScheduledFutureTask进行排序:

排序时,time小的排在前面(时间早的任务将被先执行)。如果两个ScheduledFutureTask的time相同,就比较sequenceNumber,sequenceNumber小的排在前面(也就是说,如果两个任务的执行时间相同,那么先提交的任务将被先执行)。

ScheduledThreadPoolExecutor中的线程执行周期任务的过程:

这四个步骤具体说明:

线程1从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask(DelayQueue.take())。到期任务是指ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间。线程1执行这个ScheduledFutureTask。线程1修改ScheduledFutureTask的time变量为下次将要被执行的时间。线程1把这个修改time之后的ScheduledFutureTask放回DelayQueue中(DelayQueue.add())。

DelayQueue.take()方法的源代码实现:

public E take() throws InterruptedException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { for (;;) { E first = q.peek(); if (first == null) available.await(); else { long delay = first.getDelay(NANOSECONDS); if (delay <= 0) return q.poll(); first = null; // don't retain ref while waiting if (leader != null) available.await(); else { Thread thisThread = Thread.currentThread(); leader = thisThread; try { available.awaitNanos(delay); } finally { if (leader == thisThread) leader = null; } } } } } finally { if (leader == null && q.peek() != null) available.signal(); lock.unlock(); }}

DelayQueue.take()的执行示意图:

如图所示,获取任务分为3大步骤:

获取Lock获取周期任务

如果PriorityQueue为空,当前线程到Condition中等待如果PriorityQueue的头元素的time时间比当前时间大,到Condition中等待到time时间获取PriorityQueue的头元素;如果PriorityQueue不为空,则唤醒在Condition中等待的所有线程 释放Lock

ScheduledThreadPoolExecutor在一个循环中执行步骤2,直到线程从PriorityQueue获取到一个元素之后(执行2.3.1之后),才会退出无限循环(结束步骤2)。

DelayQueue.add()的源代码实现:

public boolean offer(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { q.offer(e); if (q.peek() == e) { leader = null; available.signal(); } return true; } finally { lock.unlock(); }}

DelayQueue.add()的执行示意图:

如图所示,添加任务分为3大步骤

获取Lock添加任务:

向PriorityQueue添加任务。如果在上面2.1中添加的任务是PriorityQueue的头元素,唤醒在Condition中等待的所有线程。 释放Lock

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