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Timer机制源码浅析

Q：定时、延时任务有几种方式可以实现？

A：Handler、Timer、ScheduledThreadPool、AlarmManager

Handler机制大家应该都烂熟于心了，今天我来讲讲Timer这个不常被问到的定时器。改日再说线程池，预计是周日。

Timer机制包含了四个主要核心类：Timer，TaskQueue，TimerThread，TimerTask。咱们一个个来了解。

Timer

Timer类加载时创建新的任务队列，新的定时器线程。并将两个绑定起来。

public class Timer {
    private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
    private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
}
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初始化Timer

反正就是给thread设置名字，或者设置是否是守护线程，最后开启线程；这个thread，就是TimerThread。

调用这四个方法可以执行 定时任务 、 延时任务 、 周期执行任务 。

这两个方法与上面最后两个方法很类似，不同的地方在于sched()的最后一个参数，传入当前值或是相反数值，这里的具体影响后面会介绍到。sched()的核心代码为：

private void sched(TimerTask task, long time, long period) {
       //其他逻辑
       synchronized(queue) {
          //其他逻辑
          synchronized(task.lock) {
                if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
                    throw new IllegalStateException(
                        "Task already scheduled or cancelled");
                task.nextExecutionTime = time;
                task.period = period;
                task.state = TimerTask.SCHEDULED;
            }
            queue.add(task);
            if (queue.getMin() == task)
                queue.notify();
        }
    }
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主要就是将初始化后的task进行赋值，然后加入队列。至此Timer里面就还有两个方法没说到。

public void cancel(){ 清空队列，通知队列 }
public int purge(){ 将队列中状态为“CANCELLED”的任务移除，并重排序队列。 }
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TaskQueue

任务队列实际上就是一个TimerTask的大小为128的数组。size表示队列中的任务数。其他的就是一些操作此数组的方法

int size() { 获取当前任务数 }
void add(TimerTask task){ 添加任务到数组，并 fixUp(size)，第一个元素的位置为1，非0。 }
TimerTask getMin(){ 得到最近的一个任务 }
TimerTask get(int i){ 得到i元素 }
void removeMin(){ 移除最近的一个任务，并 fixDown(1) }
void quickRemove(int i){ 快速移速某个任务，不重排序 }
void rescheduleMin(long newTime){ 重新设置最近任务的执行时间，并 fixDown(1) }
boolean isEmpty(){ 判断队列是否为空 }
void clear(){ 清空队列 }
void fixUp(int k){ 排序方法1 }
void fixDown(int k){ 排序方法2 }
void heapify(){ 排序方法3 }
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三种排序方式不再此深探究。在此留下一个疑问，为何第一个任务添加进来给的位置是1，非0；

TimerThread

class TimerThread extends Thread {
    boolean newTasksMayBeScheduled = true;  
    private TaskQueue queue
    TimerThread(TaskQueue queue) {
        this.queue = queue;
    }
    public void run() {
        try { mainLoop();
        } finally {
            synchronized(queue) {
                newTasksMayBeScheduled = false;
                queue.clear(); 
            }
        }
    }
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TimerThread是一个Thread。
初始化的时候绑定对应TaskQueen。
TimerThread正常运行时，就一直循环取队列消息执行任务。当线程被杀死，或者其他异常出现时候，便会清空队列。 tips：newTasksMayBeScheduled 是标志这当前是否对定时器对象保持引用。当队列中不再有任务，则为真。

最后来看看mainLoop()中的核心代码：

private void mainLoop() {
        while (true) {
            try {
                synchronized(queue) {
                    //其他逻辑
                    long currentTime, executionTime;
                    task = queue.getMin();
                    synchronized(task.lock) {
                        //其他逻辑
                        currentTime = System.currentTimeMillis();
                        executionTime = task.nextExecutionTime;
                        if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) {
                            if (task.period == 0) { 
                                queue.removeMin();
                                task.state = TimerTask.EXECUTED;
                            } else {
                                queue.rescheduleMin(
                                task.period<0 ? currentTime   - task.period
                                                : executionTime + task.period);
                            }
                        }
                    }
                    if (!taskFired) 
                        queue.wait(executionTime - currentTime);
                }
                if (taskFired)  
                    task.run();
            } catch(InterruptedException e) {
            }
        }
    }
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线程运行起来之后，就一直在取最近的消息对比当前时间，执行时间到了，就看是否是一次性任务。如果是一次性任务，就更改任务状态。如果是周期任务，就把给任务设置新的执行时间再入队列。如果一开始执行时间就没到，就wait当前队列。最后根据执行时间是否到达，执行取出来的最近任务。

tips：周期任务重置时间时，有两种时间，当period<0时currentTime - task.period ，当period>0时executionTime + task.period。根据Timer中sched()和scheduleAtFixedRate()的区别能推断出，前者代码表示，当前任务执行完之后，再进入period时间。后这代码表示，当前任务执行开始的时，就进入period时间。

TimerTask

TimerTask是个抽象类，实现了Runnable接口。内部拥有四个属性，三个方法。

public abstract class TimerTask implements Runnable {
     final Object lock = new Object(); //对象锁，用于维护线程安全；
     int state = VIRGIN;//状态值
     long nextExecutionTime;//下一次执行的时间
     long period = 0;//周期时间

     static final int VIRGIN = 0;
     static final int SCHEDULED   = 1;
     static final int EXECUTED    = 2;
     static final int CANCELLED   = 3;
}
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VIRGIN ：初始化默认值，表达此任务还没被加入执行队列。

SCHEDULED ：任务被安排准备执行，已加入执行队列

EXECUTED ：任务正在执行或者已经执行，还没被取消。

CANCELLED ：任务已经被取消

public abstract void run();

 public boolean cancel() {
        synchronized(lock) {
            boolean result = (state == SCHEDULED);
            state = CANCELLED;
            return result;
        }
    }

 public long scheduledExecutionTime() {
        synchronized(lock) {
            return (period < 0 ? nextExecutionTime + period
                               : nextExecutionTime - period);
        }
    }
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继承TimerTask或者匿名内部类创建都可以实现执行定时任务，将要执行的动作写在run()里面即可。 cancel()返回当前任务状态值是否是SCHEDULED，再将其状态值改成CANCELLED。 scheduledExecutionTime()返回的是下一次执行的时间。

Timer与Handler

Timer机制的结构跟Handler类似，具体处理不一样，但都分为四大结构。
Timer、Handler：主控器
TimerTask、Message：消息/任务
TimerQueue、MessageQueue：消息/任务队列
TimerThread、Looper：循环取消息/任务

优缺点	Handler	Timer
执行同一个非周期任务	只需要再发一次消息	需要创建新的TimerTask
通信	线程间通信灵活	TimerTask执行在子线程中
可靠性	周期执行任务比较可靠	周期执行任务不可靠(下面解释)
内存泄漏	容易泄漏	容易泄漏
内存消耗	小	相对较大
灵活性	依赖looper，不灵活	Timer不依赖其他类