《java.util.concurrent 包源码阅读》14 线程池系列之ScheduledThreadPoolExecutor 第一部分

ScheduledThreadPoolExecutor是ThreadPoolExecutor的子类，同时实现了ScheduledExecutorService接口。

public class ScheduledThreadPoolExecutor
        extends ThreadPoolExecutor
        implements ScheduledExecutorService

ScheduledThreadPoolExecutor的功能主要有两点：在固定的时间点执行（也可以认为是延迟执行），重复执行。

和分析ThreadPoolExecutor时一样，首先来看核心方法execute:

    public void execute(Runnable command) {
        schedule(command, 0, TimeUnit.NANOSECONDS);
    }

execute方法调用了另外一个方法schedule，同时我们发现三个submit方法也是同样调用了schedule方法，因为有两种类型的任务：Callable和Runnable，因此schedule也有两个重载方法。

    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                       long delay,
                                       TimeUnit unit) {
        if (command == null || unit == null)
            throw new NullPointerException();
        RunnableScheduledFuture<?> t = decorateTask(command,
            new ScheduledFutureTask<Void>(command, null,
                                          triggerTime(delay, unit)));
        delayedExecute(t);
        return t;
    }

    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
                                           long delay,
                                           TimeUnit unit) {
        if (callable == null || unit == null)
            throw new NullPointerException();
        RunnableScheduledFuture<V> t = decorateTask(callable,
            new ScheduledFutureTask<V>(callable,
                                       triggerTime(delay, unit)));
        delayedExecute(t);
        return t;
    }

两个方法逻辑基本一致，都是把任务包装成RunnableScheduledFuture对象，然后调用delayedExecute来实现延迟执行。任务包装类继承自ThreadPoolExecutor的包装类RunnableFuture，同时实现ScheduledFuture接口使包装类具有了延迟执行和重复执行这些功能以匹配ScheduledThreadPoolExecutor。

因此首先来看ScheduledFutureTask，以下是ScheduledFutureTask专有的几个变量：

private class ScheduledFutureTask<V>
            extends FutureTask<V> implements RunnableScheduledFuture<V> {

        /** 针对线程池所有任务的序列号 */
        private final long sequenceNumber;

        /** 距离任务开始执行的时间，纳秒为单位 */
        private long time;

        /**
         * 重复执行任务的间隔，即每隔多少时间执行一次任务
         */
        private final long period;

        /** 重复执行任务和排队时用这个类型的对象， */
        RunnableScheduledFuture<V> outerTask = this;

        /**
         * 在延迟队列的索引，这样取消任务时使用索引会加快查找速度
         */
        int heapIndex;

来看核心方法run:

        public void run() {
            boolean periodic = isPeriodic();
            // 检测是否可以运行任务，这里涉及到另外两个变量：continueExistingPeriodicTasksAfterShutdown
            // 和executeExistingDelayedTasksAfterShutdown
            // 前者允许在shutdown之后继续执行重复执行的任务
            // 后者允许在shutdown之后继续执行延时执行的任务，
            // 因此这里根据任务是否为periodic来决定采用哪个选项，然后
            // 如果线程池正在运行，那么肯定可以执行
            // 如果正在shutdown，那么要看选项的值是否为true来决定是否允许执行任务
            // 如果不被允许的话，就会取消任务
            if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
                cancel(false);
            // 如果可以执行任务，对于不用重复执行的任务，直接执行即可
            else if (!periodic)
                ScheduledFutureTask.super.run();
            // 对于需要重复执行的任务，则执行一次，然后reset
            // 更新一下下次执行的时间，调用reExecutePeriodic更新任务在执行队列的
            // 位置（其实就是添加到队列的末尾）
            else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
                setNextRunTime();
                reExecutePeriodic(outerTask);
            }
        }

因此这里可以得出关于重复执行的实现：任务执行一次，Reset状态，重新加入到任务队列。

回到delayedExecute，它可以保证任务在准确时间点执行，来看delayedExecute是如果实现延迟执行的：

    private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
        if (isShutdown())
            reject(task);
        else {
            super.getQueue().add(task);
            if (isShutdown() &&
                !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
                remove(task))
                task.cancel(false);
            else
                ensurePrestart();
        }
    }

乍看之下，发现也就是把任务加入到任务队列中，那么这个延时执行的功能是如何实现的，秘密就在任务队列的实现。

    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

ScheduledThreadPoolExecutor的任务队列不是普通的BlockingQueue，而是一个特殊的实现DelayedWorkQueue。下一篇文章就来说说这个DelayedWorkQueue。