ScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是基于ThreadPoolExecutor实现的，所以他的调度的方法都是ThreadPoolExecutor的。简单概况就是：核心线程不足，增加核心线程数，启动更多的线程，达到之后，任务会放在阻塞队列中。阻塞队列满了之后，就会继续增加线程处理，直到线程池的最大线程数。

ScheduledThreadPool的核心设计就在阻塞队列了。我们看他的构造方法。


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

DelayedWorkQueue是一个内部类，是一个小顶堆。按照task的执行时间排序，时间越小的越靠前。这里其实我们就理解了所谓的调度过程，就是在做时间的比大小。时间满足执行了，就可以执行了。

我们结合上面的调度策略来看，线程池的线程要从阻塞队列里获取任务。任务如果没有获取到，进入阻塞的状态。这里一定有一个问题，就是假如我只有1个任务在定时调度。他怎么自己唤醒自己呢？

带着这个问题，我们从任务和阻塞队列2个角度一起来看一下。

一个任务的循环

long delay = first.getDelay(NANOSECONDS); 
if (delay <= 0)
return finishPoll(first);

阻塞队列的take方法会对比时间，满足了时间要求，就会返回任务，交给线程池执行，在线程池执行的任务执行完之后。

public void run() {
    boolean periodic = isPeriodic();
    if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
        cancel(false);
    else if (!periodic)
        ScheduledFutureTask.super.run();
    else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
        setNextRunTime();
        reExecutePeriodic(outerTask);
    }
}

又会把任务的时间重置，然后再次提交到队列里。此时的队列就会触发一个新增任务。

多线程竞争设计

在阻塞队列的实现里有一个特殊的角色。leader。

if (queue[0] == e) {
    leader = null;
    available.signal();
}

offer的方法中如果队列里的第一个任务就是当前任务就会把 leader = null;然后唤醒其他阻塞的线程。从offer的过程可以看出，在两种情况会队列第一个是e，第一个是当前没有任务，第二个是当前的任务经过排序，成为了最近执行的任务。这里的signal可以唤醒任意一个等待的线程。

take的过程状态就比较多了。第一种状态没有任务，就会直接阻塞线程等待被唤醒。

RunnableScheduledFuture<?> first = queue[0];
if (first == null)
    available.await();

第二种状态是拿到了任务发现可以执行，直接返回。第三种状态是线程成了唯一1个看到任务的等待时间，然后等待对应的时间，后续在执行。在等待的过程会把自己设置为leader，在等待结束后去释放leader的状态。

Thread thisThread = Thread.currentThread();
leader = thisThread;
try {
    available.awaitNanos(delay);
} finally {
    if (leader == thisThread)
        leader = null;
}

第四种状态是虽然被唤醒了，但是发现其他线程已经是leader了，已经有一个线程在等任务了，此时就进入等待状态。

if (leader != null)
    available.await();

这里我们模拟多线程的场景。先提了一个等待3s执行的任务。此时线程1就会等待3s再获取，然后又提了等待2s执行的任务，此时会把leader去掉，并且唤醒新的线程，线程此时拿到新的任务，发现不能执行，然后又开始等待，由于此时没有leader，新的线程就会成为leader等待。

leader的作用

通过描述，我们发现leader的主要作用就是作为第一个获取头任务的线程，他可以等待一定时间然后自己唤醒自己，继续做检查。这里的好处就是减少了多线程的无异议竞争，假如有1个任务，其实有1个线程等待就可以了，不用所有线程都在定时等待。多线程的情况下，会出现多个线程分别等待不同的头任务，造成的原因就是新的提交。

解答

再看开始的问题，我们其实比较明确了，执行肯定是不一定的，算力是有限的，例如3个时间满足的任务，但是只有2个线程。此时也只能等待现有的线程执行完之后，才可以执行，这里的时间肯定是有一定的误差。

ScheduledThreadPool的设计思路和扩展

ScheduledThreadPool

一个任务的循环

多线程竞争设计

leader的作用

解答