Timer实现定时调度的原理是什么？

Java中的Timer类是一个定时调度器，用于在指定的时间点执行任务。JDK 中Timer类的定义如下：

public class Timer {/*** The timer task queue.  This data structure is shared with the timer* thread.  The timer produces tasks, via its various schedule calls,* and the timer thread consumes, executing timer tasks as appropriate,* and removing them from the queue when they're obsolete.*/private final TaskQueue queue = new TaskQueue();/*** The timer thread.*/private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
}

以上就是Timer中最重要的两个成员变量：

1. TaskQueue：一个任务队列，用于存储已计划的定时任务。任务队列按照任务的执行时间进行排序，确保最早执行的任务排在队列前面。在队列中的任务可能是一次性的，也可能是周期性的。2. TimerThread：Timer 内部的后台线程，它负责扫描 TaskQueue 中的任务，检查任务的执行时间，然后在执行时间到达时执行任务的 run() 方法。

任务的定时调度的核心代码就在TimerThread中：

class TimerThread extends Thread {boolean newTasksMayBeScheduled = true;/*** 存储 TimerTask 的队列*/private TaskQueue queue;TimerThread(TaskQueue queue) {this.queue = queue;}public void run() {try {mainLoop();} finally {synchronized (queue) {newTasksMayBeScheduled = false;queue.clear(); }}}/*** 主要的计时器循环。 */private void mainLoop() {while (true) {try {TimerTask task;boolean taskFired;synchronized (queue) {// 等待队列变为非空while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)queue.wait();if (queue.isEmpty())break; // 队列为空，将永远保持为空；线程终止// 队列非空；查看第一个事件并执行相应操作long currentTime, executionTime;task = queue.getMin();synchronized (task.lock) {if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {queue.removeMin();continue;  // 无需执行任何操作，再次轮询队列}currentTime = System.currentTimeMillis();executionTime = task.nextExecutionTime;if (taskFired = (executionTime <= currentTime)) {if (task.period == 0) { // 非重复，移除queue.removeMin();task.state = TimerTask.EXECUTED;} else { // 重复任务，重新安排queue.rescheduleMin(task.period < 0 ? currentTime   - task.period: executionTime + task.period);}}}if (!taskFired) // 任务尚未触发；等待queue.wait(executionTime - currentTime);}if (taskFired)  // 任务触发；运行它，不持有锁task.run();} catch (InterruptedException e) {}}}
}

可以看到，TimerThread的实际是在运行mainLoop方法，这个方法一进来就是一个while(true)的循环，他在循环中不断地从TaskQueue中取出第一个任务，然后判断他是否到达执行时间了，如果到了，就触发任务执行。否则就继续等一会再次执行。不断地重复这个动作，从队列中取出第一个任务进行判断，执行。。。

这样只要有新的任务加入队列，就在队列中按照时间排序，然后唤醒timerThread重新检查队列进行执行就可以了。代码如下：

private void sched(TimerTask task, long time, long period) {if (time < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");// Constrain value of period sufficiently to prevent numeric// overflow while still being effectively infinitely large.if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1))period >>= 1;synchronized(queue) {if (!thread.newTasksMayBeScheduled)throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");synchronized(task.lock) {if (task.state != TimerTask.VIRGIN)throw new IllegalStateException("Task already scheduled or cancelled");task.nextExecutionTime = time;task.period = period;task.state = TimerTask.SCHEDULED;}//新任务入队列queue.add(task);//唤醒任务if (queue.getMin() == task)queue.notify();}}