ScheduledThreadPoolExecutor 是 Java 中的一种线程池，它继承自 ThreadPoolExecutor，并实现了 ScheduledExecutorService 接口。它用于调度和执行定时任务，支持延时执行和周期性执行。

相比于普通的 ThreadPoolExecutor，ScheduledThreadPoolExecutor 提供了更多的定时任务调度功能，适用于执行需要按固定时间间隔、延时执行的任务。

1. 主要特点

  • 延时执行：任务可以在指定的延时后执行。
  • 周期执行：任务可以按照固定的周期反复执行。
  • 线程池管理：继承自 ThreadPoolExecutor，它能够有效管理线程池中的线程。
  • 支持取消任务：你可以取消一个任务的执行。

2. 构造方法

ScheduledThreadPoolExecutor 提供了以下几种常用的构造方法：

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize);
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory);
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, RejectedExecutionHandler handler);
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler);
  • corePoolSize：线程池的核心线程数。线程池的核心线程数大小决定了线程池在不忙时保留的线程数。
  • threadFactory：自定义线程工厂，用于创建新线程。
  • handler：拒绝执行任务时的处理策略。

3. 核心方法

ScheduledThreadPoolExecutor 提供了一些方法来安排任务的执行，包括延时执行、周期性执行等。

3.1 延时执行

ScheduledThreadPoolExecutor 可以调度任务在某个延迟之后执行。

  • schedule()：将任务安排在某个延时后执行一次。
ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
Runnable task = () -> System.out.println("Task executed!");
executor.schedule(task, 5, TimeUnit.SECONDS);  // 5秒后执行

上述代码将在 5 秒后执行任务 task。

3.2 周期性执行

你可以让任务按照固定的时间间隔周期性执行。

  • scheduleAtFixedRate()：按照固定的频率执行任务。它指定了两次执行任务之间的时间间隔，但不会考虑任务执行的时间长度。
executor.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println("Fixed-rate task executed!"), 0, 10, TimeUnit.SECONDS);

上述代码将在立即启动任务后，每 10 秒执行一次任务。scheduleAtFixedRate 保证了两次任务之间的间隔时间是固定的。

  • scheduleWithFixedDelay()：与 scheduleAtFixedRate() 类似，但是它会考虑任务的执行时间。如果任务执行的时间较长，下一次任务会在上一次执行完毕之后再开始，并且两次任务之间的间隔是以执行时间为基准。
executor.scheduleWithFixedDelay(() -> System.out.println("Fixed-delay task executed!"), 0, 10, TimeUnit.SECONDS);

上述代码将在立即启动任务后，每次执行完任务后等待 10 秒再执行下一次任务。

3.3 调度周期性任务的区别

  • scheduleAtFixedRate()：
    • 任务的开始时间是固定的间隔（例如，每 10 秒执行一次）。
    • 即使任务的执行时间较长，也不会延迟下次执行。
  • scheduleWithFixedDelay()：
    • 每次任务的开始时间是上一次任务执行完成后的固定延时（例如，每次任务执行完 10 秒后才开始下次执行）。
    • 任务的执行时间会影响到下一次任务的调度。

4. 如何工作

  1. 任务调度：
    ScheduledThreadPoolExecutor 继承了 ThreadPoolExecutor，所以它的任务执行过程与 ThreadPoolExecutor 类似。调度线程池通过一个内部的调度器来管理任务的执行。调度器会定期检查是否有需要执行的任务。
  2. 延时任务：
    当任务被安排延时执行时，调度器会将任务放入任务队列，并在指定的延迟时间后提交给线程池执行。
  3. 周期性任务：
    周期性任务被安排后，调度器会根据任务的类型（FixedRate 或 FixedDelay）计算下次任务的执行时间，并将其提交给线程池。

5. 任务取消

你可以使用 ScheduledFuture 来取消已调度的任务。

  • cancel()：取消任务。
ScheduledFuture<?> future = executor.schedule(() -> System.out.println("Task executed!"), 5, TimeUnit.SECONDS);
future.cancel(false);  // 取消任务
  • get()：获取任务的执行结果。
ScheduledFuture<?> future = executor.schedule(() -> System.out.println("Task executed!"), 5, TimeUnit.SECONDS);
future.get();  // 阻塞，直到任务执行完成

6. 常见应用场景

  • 定时任务：比如定时清理缓存、定时报告生成、定时备份等。
  • 周期性任务：比如定时轮询某个服务、定时检查任务执行情况等。
  • 延时任务：比如延时发送通知、延时执行某些操作等。

7. 示例代码

import java.util.concurrent.*;

public class ScheduledThreadPoolExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(2);

        // 延时任务
        executor.schedule(() -> System.out.println("Delayed Task Executed!"), 3, TimeUnit.SECONDS);

        // 周期性任务：每 2 秒执行一次
        executor.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println("Fixed-rate Task Executed!"), 1, 2, TimeUnit.SECONDS);

        // 周期性任务：每次任务结束后等待 2 秒再执行
        executor.scheduleWithFixedDelay(() -> System.out.println("Fixed-delay Task Executed!"), 1, 2, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

8. 注意事项

  • 线程池的大小：ScheduledThreadPoolExecutor 维护了一个核心线程池，因此你需要合理配置核心线程数。
  • 任务的执行时间：对于周期性任务，若任务执行时间过长，可能导致任务间隔时间不准。因此，使用 scheduleWithFixedDelay 比较合适。
  • 取消任务：尽量避免使用过多的 cancel() 操作，否则会影响性能。
  • 拒绝策略：与 ThreadPoolExecutor 类似，ScheduledThreadPoolExecutor 也支持设置任务拒绝策略，如 AbortPolicy、DiscardPolicy 等。

9. 总结

ScheduledThreadPoolExecutor 是 Java 中非常强大的定时任务调度工具，它继承了 ThreadPoolExecutor，并在其基础上提供了延时和周期性任务的执行功能。无论是单次延时任务，还是周期性任务，它都能够高效地进行调度和管理。掌握 ScheduledThreadPoolExecutor 的使用，可以帮助你更好地管理定时任务和周期性任务，适应多种实际应用场景。