ScheduledThreadPoolExecutor
该类继承自ThreadPoolExecutor,增加了定时执行线程和延迟启动的功能,这两个功能是通过延时队列DelayedWorkQueue辅助实现的。
线程池里面的线程需要从队列里面获取任务,任务根据延时时长是有顺序的,线程池的线一直获取延时最短的任务,也就是最小二叉堆中的堆顶元素,这个时候堆顶元素成为各个线程争夺的资源,- 在获取堆顶元素的时候加锁(ReentrabtLock,可重入,独占锁),这样获取到锁的线程开始获取堆顶元素,其他线程在不能获取锁被阻塞
- 如果堆顶元素的延时还没有到,当前线程成为leader线程,进入超时等待 1.1. 这个时候其他被阻塞的线程有机会获取锁 1.2. 获取锁的线程发现leader线程已经另有其人(leader != null) 1.3. 线程进入等待,available.await();
- 如果线程等待正常结束(时间已到),让出leander地位,再次进入循环,发现delayed <= 0,获取对顶元素,并重新堆化筛选出堆顶元素,调用available.signal()唤醒等待的线程(比如1.1的情况),释放锁 3.1 假设是1.1里面的线程被唤醒(实际不一定,唤醒的也可能是其他线程) 3.2 重复1、2、3、4的流程
- 线程获取到任务开始运行,运行ScheduledFutureTask.run方法,如果是定时任务的话,会重新计算延时时间,将任务加入队列,等待下次运行
DelayedWorkQueue
这个队列是一个阻塞的队列,队列基于二叉堆实现的,根据线程距离下次运行的时间比较大小,所以添加和删除元素都是二叉堆的重新堆化
offer
put、add都是调用下面的offer方法
public boolean offer(Runnable x) { if (x == null) throw new NullPointerException(); RunnableScheduledFuture e = (RunnableScheduledFuture)x; final ReentrantLock lock = this.lock; // 获取锁 lock.lock(); try { int i = size; if (i >= queue.length) // 如果队列已满进行扩容 grow(); size = i + 1; if (i == 0) { // 第一个元素直接入队 queue[0] = e; setIndex(e, 0); } else { // 加入新元素重新堆化 siftUp(i, e); } if (queue[0] == e) { // 如果原来队列为空,说明可能有线程在等待,所以唤醒一个线程 leader = null; available.signal(); } } finally { lock.unlock(); } return true;}// 队列扩容,每次增加50%,直到Integer的最大值private void grow() { int oldCapacity = queue.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // grow 50% if (newCapacity < 0) // overflow newCapacity = Integer.MAX_VALUE; queue = Arrays.copyOf(queue, newCapacity);}// 新加入元素之后重新堆化,最小堆private void siftUp(int k, RunnableScheduledFuture key) { while (k > 0) { // 二叉堆的特性父节点的序号 = (当前节点序号 - 1) / 2 int parent = (k - 1) >>> 1; RunnableScheduledFuture e = queue[parent]; // 找到新加入元素合适的位置 if (key.compareTo(e) >= 0) break; queue[k] = e; setIndex(e, k); k = parent; } // 新元素入队列 queue[k] = key; setIndex(key, k);}
take
take的时候使用的是leader-follow模式,只有一个leader,其他都是follow,在每次finishPoll的时候都会选举出新的
public RunnableScheduledFuture take() throws InterruptedException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { for (;;) { RunnableScheduledFuture first = queue[0]; if (first == null) // 队列为空则进入等待 available.await(); else { long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS); if (delay <= 0) // 延迟或者定时时间(其实定时间也是一种延迟)到,从队列中取出任务执行 return finishPoll(first); // 如果leader != null 说明leader是另外的线程(有可能是leader线程在available.awaitNanos(delay))是leader,那么当前线程进入等待 else if (leader != null) available.await(); else { // 没有leader线程的时候,当前线程成为新的leader Thread thisThread = Thread.currentThread(); leader = thisThread; try { // 这里进行超时等待,超过delay之后就会恢复运行,或者是被其他线程唤醒 available.awaitNanos(delay); } finally { if (leader == thisThread) // 重置leader以便进入下一次循环 leader = null; } } } } } finally { // 队列不为空的时候发出signal,leader == null的条件是防止leader线程在available.awaitNanos(delay)的时候被唤醒 if (leader == null && queue[0] != null) available.signal(); lock.unlock(); }}// 返回第一个等待的线程(延时已到),并将剩余元素再次堆化private RunnableScheduledFuture finishPoll(RunnableScheduledFuture f) { int s = --size; RunnableScheduledFuture x = queue[s]; queue[s] = null; if (s != 0) siftDown(0, x); setIndex(f, -1); return f;}// 因为key是原来堆中的元素位于堆得最底层,key本来就是较大的元素,private void siftDown(int k, RunnableScheduledFuture key) { int half = size >>> 1; while (k < half) { int child = (k << 1) + 1; RunnableScheduledFuture c = queue[child]; int right = child + 1; if (right < size && c.compareTo(queue[right]) > 0) c = queue[child = right]; if (key.compareTo(c) <= 0) // 找到key的位置,大于父节点,小于子节点 break; queue[k] = c; setIndex(c, k); k = child; } queue[k] = key; setIndex(key, k);}
问题
period线程怎么实现定时调用
setNextRunTime会重新计算下次运行需要等待的时间,因为period线程运行完后已经从队列中删除,在reExecutePeriodic方法中会重新进入队列,调用ensurePrestart重新开始执行任务
public void run() { boolean periodic = isPeriodic(); if (!canRunInCurrentRunState(periodic)) cancel(false); else if (!periodic) // 非定时线程调用FutureTask的run方法 ScheduledFutureTask.super.run(); else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) { // 定时线程调用FutureTask的runAndReset方法 // 设置下次运行时间 setNextRunTime(); // 重新准备运行 reExecutePeriodic(outerTask); }}void reExecutePeriodic(RunnableScheduledFuture task) { if (canRunInCurrentRunState(true)) { // task进入队列 super.getQueue().add(task); if (!canRunInCurrentRunState(true) && remove(task)) task.cancel(false); else ensurePrestart(); }}void ensurePrestart() { int wc = workerCountOf(ctl.get()); // 进入线程池等待运行,接下来就和ThreadPoolExecutor运行顺序一样了 if (wc < corePoolSize) addWorker(null, true); else if (wc == 0) addWorker(null, false);}
线程运行完成之后任务会不会从队列中删除,怎么删除的?
会删除,在finnishPoll中,重新堆化选出堆顶元素,原来的堆顶元素被覆盖,也就是删除了