一张图讲懂分层时间轮流程

湫qiu
401 阅读2分钟

时间轮算法

TimerWheel实现 参考 Kafka Hutool Hierarchical Timing Wheels

时间轮 是一种 实现延迟功能（定时器） 的 巧妙算法。 如果一个系统存在大量的任务调度，时间轮可以高效的利用线程资源来进行批量化调度。 把大批量的调度任务全部都绑定时间轮上，通过时间轮进行所有任务的管理，触发以及运行。 能够高效地管理各种延时任务，周期任务，通知任务等。

TimeWheel.svg

延时任务对比

  • Timer、DelayQueue 和 ScheduledThreadPool，它们都是基于优先队列实现的，O(logn) 的时间复杂度
  • 时间轮的实现类似钟表的运作方式，分层时间轮在正常情况, 它的任务插入和删除时间复杂度都为O(1)

SystemTimer

准确来说 时间轮是数据结构

时间轮+DelayQueue=定时器

DelayQueue是心脏,是动力

TimeWheel 构成

  • tickMs（基本时间跨度）：时间轮由多个时间格组成，每个时间格代表当前时间轮的基本时间跨度（tickMs）。
  • wheelSize（时间单位个数）：时间轮的时间格个数是固定的，可用（wheelSize）来表示， 那么整个时间轮的总体时间跨度（interval）可以通过公式 tickMs × wheelSize计算得出。
  • currentTime（当前所处时间）：时间轮还有一个表盘指针（currentTime），用来表示时间轮当前所处的时间， currentTime 是 tickMs 的整数倍。currentTime 可以将整个时间轮划分为到期部分和未到期部分， currentTime 当前指向的时间格也属于到期部分，表示刚好到期，需要处理此时间格所对应的 TimerTaskList 的所有任务。
  • overflowWheel (上级时间轮)
  • buckets 数组中的每个元素可以存放一个定时任务列表（TimerTaskList）。 TimerTaskList 是一个环形的双向链表，链表中的每一项表示的都是定时任务项（TimerTaskEntry），其中封装了真正的定时任务 TimerTask。

TimerWheel Add流程

TimeWheel.svg

  1. 首先在最小的TimerWheel执行Add
  2. 检查任务是否取消，是否已过期，若是，结束
  3. 检查此任务是不是在interval内，若大于interval,到当前TimerWheel的overflowWheel执行Add方法
  4. 如果是是在interval内，加入此TimerWheel。检查加入的桶（TimerTaskList）是不是新创建的，如果是加入DelayQueue中
  5. 因为同一个TimerTaskList都是要同时处理的。

TimerWheel 推进时间流程

TimeWheel.svg

  1. 从DelayQueue中获取一个TimerTaskList
  2. 更新 TimerWheel 的 currentTime
  3. 遍历TimerTaskList,每个元素TimerTask 在最小的TimerWheel执行Add 这一步是因为这个TimerTask是在原来的TimerWheel到期了,而不是要执行了
  4. 如果最小的TimerWheel执行Add返回false,说明真的要执行了,扔给线程池执行.
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