面試突擊34：如何使用執行緒池執行定時任務？

2022 年 3 月 28 日
筆記
Java面試

在 Java 語言中，有兩個執行緒池可以執行定時任務：ScheduledThreadPool 和 SingleThreadScheduledExecutor，其中 SingleThreadScheduledExecutor 可以看做是 ScheduledThreadPool 的單執行緒版本，它的用法和 ScheduledThreadPool 是一樣的，所以本文重點來看 ScheduledThreadPool 執行緒池的使用。
ScheduledThreadPool 執行定時任務的方法有以下 3 個：

使用 schedule 方法執行定時任務，只執行一次定時任務。
使用 scheduleAtFixedRate 方法執行定時任務，執行多次定時任務。
使用 scheduleWithFixedDelay 方法執行定時任務，執行多次定時任務。

接下來我們看這 3 個方法的具體使用和區別。

1.schedule

schedule 方法只能執行一次定時任務，它需要傳遞 3 個參數：

第 1 個參數：傳遞一個任務，Runnable 或 Callable 對象；
第 2 個參數：添加定時任務後，再過多久開始執行定時任務；
第 3 個參數：時間單位，配合參數 2 一起使用。

下面我們創建一個 3 秒以後執行的定時任務：

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 創建 ScheduledThreadPool 執行緒池
        ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        System.out.println("schedule 方法添加任務：" + LocalDateTime.now());
        threadPool.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("執行 schedule 方法：" + LocalDateTime.now());
            }
        }, 3, TimeUnit.SECONDS); // 3s 之後執行

        // 以下程式碼是給業務方法一個時間對照資訊
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10); // 休眠 10s
        System.out.println("當前時間：" + LocalDateTime.now());
    }
}

以上程式的執行結果如下圖所示：

從上述結果中可以看出，使用 schedule 方法只能執行一次定時任務。

2.scheduleAtFixedRate

scheduleAtFixedRate 方法可以執行多次定時任務，此方法需要 4 個參數：

第 1 個參數：傳遞一個任務，Runnable 或 Callable 對象；
第 2 個參數：添加定時任務後，再過多久開始執行定時任務；
第 3 個參數：定時任務執行的時間間隔；
第 4 個參數：時間單位，配合參數 2 和參數 3 一起使用。

下面我們創建一個 3 秒後執行的定時任務，每個定時任務執行的時間間隔為 2 秒，實現程式碼如下：

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 創建 ScheduledThreadPool 執行緒池
        ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        System.out.println("scheduleAtFixedRate 方法添加任務：" + LocalDateTime.now());
        threadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
                                           @Override
                                           public void run() {
                                               System.out.println("執行 scheduleAtFixedRate 方法：" + LocalDateTime.now());
                                               // 休眠 2s
                                               try {
                                                   TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                                               } catch (InterruptedException e) {
                                                   e.printStackTrace();
                                               }
                                           }
                                       },
                3L, // 3s 後開始執行定時任務
                2L, // 定時任務的執行間隔為 2s
                TimeUnit.SECONDS); // 描述上面兩個參數的時間單位
    }
}

以上程式的執行結果如下圖所示：

從上述結果可以看出，當任務添加成功之後，3s 後開始執行第一個定時任務，之後每隔 2s 執行一次定時任務。

3.scheduleWithFixedDelay

scheduleWithFixedDelay 方法的使用和 scheduleAtFixedRate 類似，但執行效果完全不同，這個很容易理解如果效果一樣就不用創建兩個方法了。
scheduleWithFixedDelay 方法是在方法執行完成之後，再隔 N 秒執行下一個定時任務，和 scheduleAtFixedRate 的固定時間執行不同，scheduleWithFixedDelay 方法的執行受定時任務執行的時長影響，比如以下程式碼：

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 創建 ScheduledThreadPool 執行緒池
        ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        System.out.println("scheduleWithFixedDelay 方法添加任務：" + LocalDateTime.now());
        threadPool.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
                                              @Override
                                              public void run() {
                                                  System.out.println("執行 scheduleWithFixedDelay 方法：" + LocalDateTime.now());
                                                  // 休眠 2s
                                                  try {
                                                      TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                                                  } catch (InterruptedException e) {
                                                      e.printStackTrace();
                                                  }
                                              }
                                          },
                3L, // 3s 後開始執行定時任務
                2L, // 定時任務執行完 2s 之後，再執行下一個定時任務
                TimeUnit.SECONDS); // 描述上面兩個參數的時間單位
    }
}

以上程式的執行結果如下圖所示：

從上述結果可以看出，定時任務在 3s 之後開始執行，以後每隔 4s 執行一次，這 4s 包含了，定時任務執行花費的 2s，加上每隔 2s 執行一次的時間間隔，也就是說 scheduleWithFixedDelay 是在任務執行完 N 秒之後，再執行下一次定時任務。

總結

執行緒池執行定時任務的實現方法有 3 個：

使用 schedule 方法執行定時任務，只執行一次定時任務。
使用 scheduleAtFixedRate 方法執行定時任務，執行多次定時任務，它的執行時間間隔是固定的，不受定時任務執行時長影響（定時任務時間間隔 > 任務執行時間）。
使用 scheduleWithFixedDelay 方法執行定時任務，執行多次定時任務，它是在定時任務執行完之後，再隔 N 秒開始執行下一次定時任務，它的執行時間受定時任務執行時長影響。

是非審之於己，毀譽聽之於人，得失安之於數。

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