内容摘要

ScheduledExecutorService是Java中处理定时和周期性任务的强大工具，它简化了线程管理，自动分配线程资源，避免了手动创建线程的繁琐，它提供了定时和周期性任务调度功能，能满足多数场景，此外，ScheduledExecutorService还支持任务取消和线程池关闭，对线程管理提供了更好的控制手段。

官方文档：https://docx.iamqiang.com/jdk11/api/java.base/java/util/concurrent/ScheduledExecutorService.html

核心概念

ScheduledExecutorService是Java中的一个非常有用的工具，它允许在给定延迟后运行或定期执行的命令，可以用来替代Timer类，相比Timer来说，ScheduledExecutorService更加灵活且功能更强大。

为了说明问题，模拟一个例子。假如有一个在线购物平台，在这个平台上，用户可以将商品添加到他们的购物车中，但是在用户决定结算之前，购物车里的商品价格是可能会有变动的，为了确保用户总是看到最新的价格，可以使用ScheduledExecutorService来定期检查购物车中商品的价格是否有更新，当用户打开购物车页面时，可以使用一个任务，每隔几分钟（比如每5分钟）就自动检查一次购物车中所有商品的价格，如果这个任务发现某个商品的价格有变动，它就可以更新购物车页面上的显示，或者给用户发送一个通知，即使用户长时间停留在购物车页面，没有手动刷新，他们也能及时看到价格变动，这种自动更新价格的功能，就是通过ScheduledExecutorService来实现的。

再假如，在线·购物平台有一个特性，就是在用户注册后的一段时间内（比如24小时），给他们发送一封欢迎邮件，这里就可以使用ScheduledExecutorService来安排这个任务，当用户完成注册后，可以立即安排一个任务，延迟24小时后执行，任务的内容就是发送欢迎邮件，ScheduledExecutorService会自动发送这个邮件。

代码案例

下面代码演示了演示了ScheduledExecutorService的基础使用，如下代码：

import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  
  
public class ScheduledExecutorServiceDemo {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个ScheduledExecutorService实例，用于调度任务  
        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);  
  
        // 创建一个Runnable任务，该任务将每隔一段时间执行  
        Runnable task = () -> {  
            System.out.println("执行任务: " + System.currentTimeMillis());  
        };  
  
        // 使用ScheduledExecutorService的scheduleAtFixedRate方法来安排任务  
        // 第一个参数是Runnable对象，第二个参数是首次执行的延迟时间，  
        // 第三个参数是连续执行之间的周期时间，第四个参数是时间单位  
        executorService.scheduleAtFixedRate(task, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);  
  
        // 让主线程等待足够长的时间，以便观察ScheduledExecutorService的工作  
        // 在实际应用中，这里可能会有其他的逻辑处理，而不是简单地等待  
        try {  
            System.out.println("ScheduledExecutorService已启动，等待任务执行...");  
            Thread.sleep(10000); // 等待10秒钟以便观察任务执行情况  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
  
        // 关闭ScheduledExecutorService，这将停止所有正在执行的任务并关闭执行器  
        executorService.shutdown();  
        System.out.println("ScheduledExecutorService已关闭");  
    }  
}

这段代码做了以下几件事：

1. 在main方法中，创建一个ScheduledExecutorService实例。
2. 定义一个Runnable任务，该任务将打印当前的时间戳。
3. 使用scheduleAtFixedRate方法安排任务，使其立即开始执行，并且之后每隔2秒执行一次。
4. 主线程等待10秒钟，以便观察任务的执行。
5. 最后，关闭ScheduledExecutorService。

运行结果如下：

ScheduledExecutorService已启动，等待任务执行...  
执行任务: 1633311802123  
执行任务: 1633311804125  
执行任务: 1633311806125  
执行任务: 1633311808125  
执行任务: 1633311810125  
ScheduledExecutorService已关闭

核心API

ScheduledExecutorService是Java java.util.concurrent包中的一个接口，它扩展了ExecutorService接口以提供在给定延迟后运行命令，下面是ScheduledExecutorService中一些重要方法的简要说明：

1. schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)：安排在给定的延迟后执行命令，返回一个表示挂起任务的ScheduledFuture，该任务可以取消（如果尚未开始）。
2. scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)：安排在初始延迟后首次执行命令，然后定期执行，即在上一次执行完成后与下一次执行开始之间具有给定的周期，如果在执行过程中发生异常，则后续的执行将被取消。
3. scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)：安排在初始延迟后首次执行命令，然后定期执行，但是在上一次执行终止与下一次执行开始之间存在给定的延迟，这意味着实际的执行间隔将至少等于给定的延迟，如果任务的执行时间比延迟时间长，则间隔会更长。
4. shutdown()：启动执行器的有序关闭，其中先前提交的任务将被执行，但不会接受任何新任务，如果已经关闭，则调用没有其他效果。
5. shutdownNow()：尝试停止所有正在执行的任务，暂停处理那些尚未开始执行的任务，并返回尚未开始执行的任务列表，此方法不保证能够停止正在处理的任务。
6. isShutdown()：如果执行器已关闭，则返回true。
7. isTerminated()：如果执行器关闭后所有任务都已完成，则返回true。
8. awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException：请求执行器在关闭之后等待其所有任务终止，最多等待指定的超时时间。如果超时时间已过，则返回false；如果所有任务都已完成，则返回true。

ScheduledExecutorService非常适用于需要异步和并发处理任务的场景，如定时任务、后台处理、系统监控等，例如：用于处理需要延迟执行、定期执行或者需要在某个时间间隔内重复执行的任务。

核心总结

ScheduledExecutorService最大优点就是能轻松按照预定的时间表执行任务，而不需要开发者手动去创建和管理线程，由于其内部特殊的的线程池管理机制，这不仅可以大大简化多线程编程的复杂性，还能更有效地利用系统资源，它的一个明显缺点就是无法保证定时任务的绝对执行精度，尤其是在系统资源紧张或高并发场景下，任务的执行可能会出现延迟，另外，如果不合理设置线程池参数，高并发下的性能也可能受限。