ScheduledThreadPoolExecutor.md

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title: 深入剖析Java定时任务ScheduledThreadPoolExecutor
shortTitle: ScheduledThreadPoolExecutor
description: ScheduledThreadPoolExecutor是Java并发包java.util.concurrent中的一个类，它是ThreadPoolExecutor的扩展，主要用于周期性的执行任务。它配备了一个特定的队列DelayedWorkQueue，用于保持那些需要被延迟执行的任务。
category:
  - Java核心
tag:
  - Java并发编程
head:
  - - meta
    - name: keywords
      content: Java,并发编程,多线程,Thread,ScheduledThreadPoolExecutor,定时任务
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# 第二十六节：定时任务 ScheduledThreadPoolExecutor

定时任务 `ScheduledThreadPoolExecutor` 类有两个用途：指定时间延迟后执行任务；周期性重复执行任务。

JDK 1.5 之前，主要使用`Timer`类来完成定时任务，但是`Timer`有以下缺陷：

- Timer 是**单线程**模式；
- 如果在执行任务期间某个 TimerTask 耗时较久，就会影响其它任务的调度；
- Timer 的任务调度是基于绝对时间的，对**系统时间**敏感；
- Timer 不会捕获执行 TimerTask 时所抛出的**异常**，由于 Timer 是单线程的，所以一旦出现异常，线程就会终止，其他任务无法执行。

于是 JDK 1.5 之后，开发者就抛弃了 `Timer`，开始使用`ScheduledThreadPoolExecutor`。先通过下面这张图感受下。

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824085609.png)

## 使用案例

假设我们有这样一个需求，指定时间给其他人发送消息。那么我们会将消息（包含发送时间）存储在数据库中，然后用一个定时任务，每隔 1 秒检查数据库在当前时间有没有需要发送的消息，那这个计划任务怎么完成呢？下面是一个 Demo:

```java
public class ThreadPool {

    private static final ScheduledExecutorService executor = new
        ScheduledThreadPoolExecutor(1, Executors.defaultThreadFactory());

    private static SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args){
        // 新建一个固定延迟时间的计划任务
        executor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                if (haveMsgAtCurrentTime()) {
                    System.out.println(df.format(new Date()));
                    System.out.println("大家注意了，我要发消息了");
                }
            }
        }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public static boolean haveMsgAtCurrentTime(){
        //查询数据库，有没有当前时间需要发送的消息
        //这里省略实现，直接返回true
        return true;
    }
}
```

下面截取一段输出（demo 会一直运行下去）：

```java
2023-08-24 16:16:48
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:49
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:50
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:51
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:52
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:53
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:54
大家注意了，我要发消息了
2023-08-24 16:16:55
大家注意了，我要发消息了
```

这就是 `ScheduledThreadPoolExecutor` 的一个简单运用，接下来我们来看看它的实现原理。

## 类结构

```java
public class ScheduledThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor
	implements ScheduledExecutorService {

    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,ThreadFactory threadFactory) {
         super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
    }
    //……
}
```

`ScheduledThreadPoolExecutor` 继承了[ThreadPoolExecutor](https://javabetter.cn/thread/pool.html)，并实现了`ScheduledExecutorService`接口。线程池 ThreadPoolExecutor 在之前介绍过了，相信大家都还有印象，接下来我们来看看 `ScheduledExecutorService` 接口。

```java
public interface ScheduledExecutorService extends ExecutorService {

    /**
     * 安排一个Runnable任务在给定的延迟后执行。
     *
     * @param command 需要执行的任务
     * @param delay 延迟时间
     * @param unit 时间单位
     * @return 可用于提取结果或取消的ScheduledFuture
     */
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);

    /**
     * 安排一个Callable任务在给定的延迟后执行。
     *
     * @param callable 需要执行的任务
     * @param delay 延迟时间
     * @param unit 时间单位
     * @return 可用于提取结果或取消的ScheduledFuture
     */
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);

    /**
     * 安排一个Runnable任务在给定的初始延迟后首次执行，随后每个period时间间隔执行一次。
     *
     * @param command 需要执行的任务
     * @param initialDelay 首次执行的初始延迟
     * @param period 连续执行之间的时间间隔
     * @param unit 时间单位
     * @return 可用于提取结果或取消的ScheduledFuture
     */
    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                                  long initialDelay,
                                                  long period,
                                                  TimeUnit unit);

    /**
     * 安排一个Runnable任务在给定的初始延迟后首次执行，随后每次完成任务后等待指定的延迟再次执行。
     *
     * @param command 需要执行的任务
     * @param initialDelay 首次执行的初始延迟
     * @param delay 每次执行结束后的延迟时间
     * @param unit 时间单位
     * @return 可用于提取结果或取消的ScheduledFuture
     */
    public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
                                                     long initialDelay,
                                                     long delay,
                                                     TimeUnit unit);
}
```

`ScheduledExecutorService` 接口继承了 `ExecutorService` 接口，并增加了几个定时相关的接口方法。前两个方法用于单次调度执行任务，区别是有没有返回值。

重点介绍一下后面两个方法：

### 01、scheduleAtFixedRate

scheduleAtFixedRate 方法在`initialDelay`时长后第一次执行任务，以后每隔`period`时长再次执行任务。注意，period 是从**任务开始执行算起**的。开始执行任务后，定时器每隔 period 时长**检查该任务是否完成**，如果完成则再次启动任务，否则等该任务结束后才启动任务。看下图：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824090447.png)

### 02、scheduleWithFixDelay

该方法在`initialDelay`时长后第一次执行任务，以后每当任务执行**完成后**，等待`delay`时长，再次执行任务。看下图。

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824090513.png)

相信大家能体会出来其中的差异。

## 主要方法

### schedule

```java
// delay时长后执行任务command，该任务只执行一次
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    // 这里的decorateTask方法仅仅返回第二个参数
    RunnableScheduledFuture<?> t = decorateTask(command,
                                   		new ScheduledFutureTask<Void>(command, null, triggerTime(delay,unit)));
    // 延时或者周期执行任务的主要方法,稍后统一说明
    delayedExecute(t);
    return t;
}
```

我们先看看里面涉及到的几个类和接口的关系图谱：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/tobebetterjavaer/images/thread/ScheduledThreadPoolExecutor-cd4cead8-2ce3-4460-8ea3-9534cd4925f2.jpg)

#### Delayed 接口

```java
// 继承Comparable接口，表示该类对象支持排序
public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    // 返回该对象剩余时延
    long getDelay(TimeUnit unit);
}
```

`Delayed`接口很简单，继承了`Comparable`接口，表示对象是可以比较排序的。

#### ScheduledFuture 接口

```java
// 仅仅继承了Delayed和Future接口，自己没有任何代码
public interface ScheduledFuture<V> extends Delayed, Future<V> {
}
```

#### RunnableScheduledFuture 接口

```java
public interface RunnableScheduledFuture<V> extends RunnableFuture<V>, ScheduledFuture<V> {    
    // 是否是周期任务，周期任务可被调度运行多次，非周期任务只被运行一次  
    boolean isPeriodic();
}
```

#### ScheduledFutureTask 类

回到`schecule`方法中，它创建了一个`ScheduledFutureTask`对象，由上面的关系图可知，`ScheduledFutureTask`直接或者间接实现了很多接口，一起看看`ScheduledFutureTask`里面的实现方法吧。

**构造方法**

```java
ScheduledFutureTask(Runnable r, V result, long ns, long period) {
    // 调用父类FutureTask的构造方法
    super(r, result);
    // time表示任务下次执行的时间
    this.time = ns;
    // 周期任务，正数表示按照固定速率，负数表示按照固定时延,0表示不是周期任务
    this.period = period;
    // 任务的编号
    this.sequenceNumber = sequencer.getAndIncrement();
}
```

**Delayed 接口的实现**

```java
// 实现Delayed接口的getDelay方法，返回任务开始执行的剩余时间
public long getDelay(TimeUnit unit) {
    return unit.convert(time - now(), TimeUnit.NANOSECONDS);
}
```

**Comparable 接口的实现**

```java
// Comparable接口的compareTo方法，比较两个任务的”大小”。
public int compareTo(Delayed other) {
    if (other == this)
      return 0;
    if (other instanceof ScheduledFutureTask) {
      ScheduledFutureTask<?> x = (ScheduledFutureTask<?>)other;
      long diff = time - x.time;
      // 小于0，说明当前任务的执行时间点早于other，要排在延时队列other的前面
      if (diff < 0)
        return -1;
      // 大于0，说明当前任务的执行时间点晚于other，要排在延时队列other的后面
      else if (diff > 0)
        return 1;
      // 如果两个任务的执行时间点一样，比较两个任务的编号，编号小的排在队列前面，编号大的排在队列后面
      else if (sequenceNumber < x.sequenceNumber)
        return -1;
      else
        return 1;
    }
    // 如果任务类型不是ScheduledFutureTask，通过getDelay方法比较
    long d = (getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) -
              other.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS));
    return (d == 0) ? 0 : ((d < 0) ? -1 : 1);
}
```

**setNextRunTime**

```java
// 任务执行完后，设置下次执行的时间
private void setNextRunTime() {
    long p = period;
    // p > 0，说明是固定速率运行的任务
    // 在原来任务开始执行时间的基础上加上p即可
    if (p > 0)
      time += p;
    // p < 0，说明是固定时延运行的任务，
    // 下次执行时间在当前时间(任务执行完成的时间)的基础上加上-p的时间
    else
      time = triggerTime(-p);
}
```

**Runnable 接口实现**

```java
public void run() {
    boolean periodic = isPeriodic();
    // 如果当前状态下不能执行任务，则取消任务
    if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
      cancel(false);
    // 不是周期性任务，执行一次任务即可，调用父类的run方法
    else if (!periodic)
      ScheduledFutureTask.super.run();
    // 是周期性任务，调用FutureTask的runAndReset方法，方法执行完成后
    // 重新设置任务下一次执行的时间，并将该任务重新入队，等待再次被调度
    else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
      setNextRunTime();
      reExecutePeriodic(outerTask);
    }
}
```

总结一下 run 方法的执行过程：

1. 如果当前线程池运行状态不运行执行任务，那么就取消该任务，然后直接返回，否则执行步骤 2；
2. 如果不是周期性任务，调用 FutureTask 中的 run 方法执行，会设置执行结果，然后直接返回，否则执行步骤 3；
3. 如果是周期性任务，调用 FutureTask 中的 runAndReset 方法执行，不会设置执行结果，然后直接返回，否则执行步骤 4 和步骤 5；
4. 计算下次执行该任务的具体时间；
5. 重复执行任务。

`runAndReset`方法是为任务多次执行而设计的。`runAndReset`方法执行完任务后不会设置任务的执行结果，也不会去更新任务的状态，以及维持任务的状态为初始状态（**NEW**状态），这也是该方法和 [FutureTask](https://javabetter.cn/thread/callable-future-futuretask.html) `run`方法的区别。

### scheduleAtFixedRate

我们看一下代码：

```java
// 注意，固定速率和固定时延，传入的参数都是Runnable，也就是说这种定时任务是没有返回值的
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                                  long initialDelay,
                                                  long period,
                                                  TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
      throw new NullPointerException();
    if (period <= 0)
      throw new IllegalArgumentException();
    // 创建一个有初始延时和固定周期的任务
    ScheduledFutureTask<Void> sft =
      new ScheduledFutureTask<Void>(command,
                                    null,
                                    triggerTime(initialDelay, unit),
                                    unit.toNanos(period));
    RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
    // outerTask表示将会重新入队的任务
    sft.outerTask = t;
    // 稍后说明
    delayedExecute(t);
    return t;
}
```

`scheduleAtFixedRate`这个方法和`schedule`类似，不同点是`scheduleAtFixedRate`方法内部创建的是`ScheduledFutureTask`，带有初始延时和固定周期的任务。

### scheduleWithFixedDelay

`scheduleWithFixedDelay`也是通过`ScheduledFutureTask`体现的，唯一不同的地方在于创建的`ScheduledFutureTask`不同。

```java
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
                                                     long initialDelay,
                                                     long delay,
                                                     TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
      throw new NullPointerException();
    if (delay <= 0)
      throw new IllegalArgumentException();
    // 创建一个有初始延时和固定时延的任务
    ScheduledFutureTask<Void> sft =
      new ScheduledFutureTask<Void>(command,
                                    null,
                                    triggerTime(initialDelay, unit),
                                    unit.toNanos(-delay));
    RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
    // outerTask表示将会重新入队的任务
    sft.outerTask = t;
    // 稍后说明
    delayedExecute(t);
    return t;
}
```

### delayedExecute

前面讲到的`schedule`、`scheduleAtFixedRate`和`scheduleWithFixedDelay`最后都调用了`delayedExecute`方法，该方法是定时任务执行的主要方法。 一起来看看源码：

```java
private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
    // 线程池已经关闭，调用拒绝执行处理器处理
    if (isShutdown())
      reject(task);
    else {
      // 将任务加入到等待队列
      super.getQueue().add(task);
      // 线程池已经关闭，且当前状态不能运行该任务，将该任务从等待队列移除并取消该任务
      if (isShutdown() &&
          !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
          remove(task))
        task.cancel(false);
      else
        // 增加一个worker，就算corePoolSize=0也要增加一个worker
        ensurePrestart();
    }
}
```

`delayedExecute`方法的逻辑也很简单，主要就是将任务添加到等待队列，然后调用`ensurePrestart`方法。

```java
void ensurePrestart() {
    int wc = workerCountOf(ctl.get());
    if (wc < corePoolSize)
        addWorker(null, true);
    else if (wc == 0)
        addWorker(null, false);
}
```

`ensurePrestart`方法主要是调用了`addWorker` 方法，[线程池](https://javabetter.cn/thread/pool.html)中的工作线程就是通过该方法来启动并执行任务的。相信大家都还有印象。

对于`ScheduledThreadPoolExecutor`，`worker`添加到线程池后会在等待队列中等待获取任务，这点是和`ThreadPoolExecutor`是一致的。**但是 worker 是怎么从等待队列取定时任务的呢？**

## DelayedWorkQueue

`ScheduledThreadPoolExecutor`使用了`DelayedWorkQueue` 来保存等待的任务。

该等待队列的队首应该保存的是**最近将要执行的任务**，所以`worker`只关心队首任务，如果队首任务的开始执行时间还未到，worker 也应该继续等待。

DelayedWorkQueue 是一个无界优先队列，使用数组存储，底层使用堆结构来实现优先队列的功能。

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824084212.png)

可以转换成如下的数组：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824084245.png)

在这种结构中，可以发现有如下特性。假设，索引值从 0 开始，子节点的索引值为 k，父节点的索引值为 p，则：

- 一个节点的左子节点的索引为：k = p \* 2 + 1；
- 一个节点的右子节点的索引为：k = (p + 1) \* 2；
- 一个节点的父节点的索引为：p = (k - 1) / 2。

我们来看看 DelayedWorkQueue 的声明和成员变量：

```java
static class DelayedWorkQueue extends AbstractQueue<Runnable>
implements BlockingQueue<Runnable> {
	// 队列初始容量
	private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
	// 数组用来存储定时任务，通过数组实现堆排序
	private RunnableScheduledFuture[] queue = new RunnableScheduledFuture[INITIAL_CAPACITY];
	// 当前在队首等待的线程
	private Thread leader = null;
	// 锁和监视器，用于leader线程
	private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
	private final Condition available = lock.newCondition();
	// 其他代码，略
}
```

当一个线程成为 leader，它只需等待队首任务的 delay 时间即可，其他线程会无条件等待。leader 取到任务返回前要通知其他线程，直到有线程成为新的 leader。每当队首的定时任务被其他更早需要执行的任务替换，leader 就设置为 null，其他等待的线程（被当前 leader 通知）和当前的 leader 重新竞争成为 leader。

> 所有线程都会有三种身份中的一种：leader、follower，以及一个干活中的状态：proccesser。它的基本原则是，永远最多只有一个 leader。所有 follower 都在等待成为 leader。线程池启动时会自动产生一个 Leader 负责等待网络 IO 事件，当有一个事件产生时，Leader 线程首先通知一个 Follower 线程将其提拔为新的 Leader，然后自己就去干活了，去处理这个网络事件，处理完毕后加入 Follower 线程等待队列，等待下次成为 Leader。这种方法可以增强 CPU 高速缓存相似性，及消除动态内存分配和线程间的数据交换。

同时，定义了 [ReentrantLock](https://javabetter.cn/thread/reentrantLock.html) 锁 lock 和 [Condition](https://javabetter.cn/thread/condition.html) available 用于控制和通知下一个线程竞争成为 leader。

当一个新的任务成为队首，或者需要有新的线程成为 leader 时，available 监视器上的线程将会被通知，然后竞争成为 leader 线程。有些类似于[生产者-消费者模式](https://javabetter.cn/thread/shengchanzhe-xiaofeizhe.html)。

DelayedWorkQueue 是一个优先级队列，它可以保证每次出队的任务都是当前队列中执行时间最靠前的，由于它是基于堆结构的队列，堆结构在执行插入和删除操作时的最坏时间复杂度是 `O(logN)`。

接下来看看`DelayedWorkQueue`中几个比较重要的方法。

### take

```java
public RunnableScheduledFuture take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lockInterruptibly();
    try {
      for (;;) {
        // 取堆顶的任务，堆顶是最近要执行的任务
        RunnableScheduledFuture first = queue[0];
        // 堆顶为空，线程要在条件available上等待
        if (first == null)
          available.await();
        else {
          // 堆顶任务还要多长时间才能执行
          long delay = first.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
          // 堆顶任务已经可以执行了，finishPoll会重新调整堆，使其满足最小堆特性，该方法设置任务在
          // 堆中的index为-1并返回该任务
          if (delay <= 0)
            return finishPoll(first);
          // 如果leader不为空，说明已经有线程成为leader并等待堆顶任务
          // 到达执行时间，此时，其他线程都需要在available条件上等待
          else if (leader != null)
            available.await();
          else {
            // leader为空，当前线程成为新的leader
            Thread thisThread = Thread.currentThread();
            leader = thisThread;
            try {
              // 当前线程已经成为leader了，只需要等待堆顶任务到达执行时间即可
              available.awaitNanos(delay);
            } finally {
              // 返回堆顶元素之前将leader设置为空
              if (leader == thisThread)
                leader = null;
            }
          }
        }
      }
    } finally {
      // 通知其他在available条件等待的线程，这些线程可以去竞争成为新的leader
      if (leader == null && queue[0] != null)
        available.signal();
      lock.unlock();
    }
}
```

`take`方法是什么时候调用的呢？

在讲解[线程池](https://javabetter.cn/thread/pool.html)的时候，我们介绍了`getTask`方法，工作线程会循环从`workQueue`中取任务。但计划任务却不同，因为一旦`getTask`方法取出了任务就开始执行了，而这时可能还没有到执行时间，所以在`take`方法中，要保证只有到指定的执行时间，任务才可以被取走。

总结一下流程：

1. 如果堆顶元素为空，在 available 上等待。
2. 如果堆顶任务的执行时间已到，将堆顶元素替换为堆的最后一个元素并调整堆使其满足**最小堆**特性，同时设置任务在堆中索引为-1，返回该任务。
3. 如果 leader 不为空，说明已经有线程成为 leader 了，其他线程都要在 available 监视器上等待。
4. 如果 leader 为空，当前线程成为新的 leader，并等待直到堆顶任务执行时间到达。
5. take 方法返回之前，将 leader 设置为空，并通知其他线程。

再来说一下 leader 的作用，这里的 leader 是**为了减少不必要的定时等待**，当一个线程成为 leader 时，它只等待下一个节点的时间间隔，但其它线程无限期等待。 leader 线程必须在`take()`或`poll()`返回之前 signal 其它线程，除非其他线程成为了 leader。

举例来说，如果没有 leader，那么在执行 take 时，都要执行`available.awaitNanos(delay)`，假设当前线程执行了该段代码，这时还没有 signal，第二个线程也执行了该段代码，则第二个线程也要被阻塞。

但只有一个线程返回队首任务，其他的线程在`awaitNanos(delay)`之后，继续执行 for 循环，因为队首任务已经被返回了，所以这个时候的 for 循环拿到的队首任务是新的，又需要重新判断时间，又要继续阻塞。

所以，为了不让多个线程频繁的做无用的定时等待，这里增加了 leader，如果 leader 不为空，则说明队列中第一个节点已经在等待出队，这时其它的线程会一直阻塞，减少了无用的阻塞（注意，在`finally`中调用了`signal()`来唤醒一个线程，而不是`signalAll()`）。

### offer

该方法往队列插入一个值，返回是否成功插入。

```java
public boolean offer(Runnable x) {
    if (x == null)
      throw new NullPointerException();
    RunnableScheduledFuture e = (RunnableScheduledFuture)x;
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
      int i = size;
      // 队列元素已经大于等于数组的长度，需要扩容，新堆的容量是原来堆容量的1.5倍
      if (i >= queue.length)
        grow();
      // 堆中元素增加1
      size = i + 1;
      // 调整堆
      if (i == 0) {
        queue[0] = e;
        setIndex(e, 0);
      } else {
          // 调整堆，使的满足最小堆，比较大小的方式就是上文提到的compareTo方法
        siftUp(i, e);
      }
      if (queue[0] == e) {
        leader = null;
        // 通知其他在available条件上等待的线程，这些线程可以竞争成为新的leader
        available.signal();
      }
    } finally {
      lock.unlock();
    }
    return true;
}
```

offer 方法实现了向延迟队列插入一个任务的操作，并保证整个队列仍然满足最小堆的性质。

> 最小堆（Min Heap）是一个完全二叉树，其中每一个父节点的值都小于或等于其子节点的值。换句话说，在最小堆中，根节点（即树的顶部）是所有节点中的最小值。

前面我们也提到过最小堆。我们来看一下用于调整堆的 siftUp 方法。

```java
private void siftUp(int k, RunnableScheduledFuture<?> key) {
    while (k > 0) {
        // 找到父节点的索引
        int parent = (k - 1) >>> 1;
        // 获取父节点
        RunnableScheduledFuture<?> e = queue[parent];
        // 如果key节点的执行时间大于父节点的执行时间，不需要再排序了
        if (key.compareTo(e) >= 0)
            break;
        // 如果key.compareTo(e) < 0，说明key节点的执行时间小于父节点的执行时间，需要把父节点移到后面
        queue[k] = e;
        // 设置索引为k
        setIndex(e, k);
        k = parent;
    }
    // key设置为排序后的位置中
    queue[k] = key;
    setIndex(key, k);
}
```

代码很好理解，就是循环的根据key节点与它的父节点来判断，如果key节点的执行时间小于父节点，则将两个节点交换，使执行时间靠前的节点排列在队列的前面。

假设新入队的节点的延迟时间（调用getDelay()方法获得）是5，执行过程如下：

1、先将新的节点添加到数组的尾部，这时新节点的索引k为7：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824091455.png)

2、计算新父节点的索引：`parent = (k - 1) >>> 1`，parent = 3，那么`queue[3]`的时间间隔值为8，因为 `5 < 8` ，将执行`queue[7] = queue[3]`：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824091531.png)

3、这时将k设置为3，继续循环，再次计算parent为1，`queue[1]`的时间间隔为3，因为 `5 > 3` ，这时退出循环，最终k为3：

![](https://cdn.tobebetterjavaer.com/stutymore/ScheduledThreadPoolExecutor-20230824091558.png)

可见，每次新增节点时，只是根据父节点来判断，而不会影响兄弟节点。


## 小结

`ScheduledThreadPoolExecutor`是一个定时任务的线程池，它的主要作用是周期性的执行任务。它的实现原理是通过`DelayedWorkQueue`来保存等待的任务，`DelayedWorkQueue`是一个无界优先队列，使用数组存储，底层使用堆结构来实现优先队列的功能。

>编辑：沉默王二，原文内容来源于朋友小七萤火虫开源的这个仓库：[深入浅出 Java 多线程](http://concurrent.redspider.group/)，强烈推荐。其他参考链接如下：

- [ideabuffer](https://www.jianshu.com/p/925dba9f5969)
- [博客园](https://www.cnblogs.com/java-chen-hao/p/10283413.html)

推荐阅读：[读者三友的 11 种延迟任务的实现方式](https://mp.weixin.qq.com/s/ZCANo-z1D3KrPjvBNJcGKA)

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