前言

通过上一篇文章【 Java定时调度机制 - Timer 】的分析，我们知道，Java的定时调度可以通过 Timer&TimerTask 来实现。由于其实现的方式为单线程，因此从JDK1.3发布之后就一直存在一些问题，大致如下：

ScheduledExecutorService 在设计之初就是为了解决 Timer&TimerTask 的这些问题。因为天生就是基于多线程机制，所以任务之间不会相互影响（只要线程数足够。当线程数不足时，有些任务会复用同一个线程）。

除此之外，因为其内部使用的延迟队列，本身就是基于 等待/唤醒 机制实现的，所以CPU并不会一直繁忙。同时，多线程带来的CPU资源复用也能极大地提升性能。

因为 ScheduledExecutorService 继承于 ExecutorService ，所以本身支持线程池的所有功能。额外还提供了4种方法，我们来看看其作用。

1. schedule Runnable

该方法用于带延迟时间的调度，只执行一次。调度之后可通过 Future.get() 阻塞直至任务执行完毕。我们来看一个例子。

@Test public void test_schedule4Runnable() throws Exception {
    ScheduledExecutorService service = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    ScheduledFuture future = service.schedule(() -> {
        try {
            Thread.sleep(3000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        System.out.println("task finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    }, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("schedule finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    System.out.println("Runnable future's result is: " + future.get() +
                       ", and time is: " + format(System.currentTimeMillis()));
上述代码达到的效果应该是这样的：延迟执行时间为1秒，任务执行3秒，任务只执行一次，同时通过Future.get()阻塞直至任务执行完毕。
我们运行看到的效果的确和我们猜想的一样，如下图所示。
2. schedule Callable
在schedule Runnable的基础上，我们将Runnable改为Callable来看一下。
@Test public void test_schedule4Callable() throws Exception {
    ScheduledExecutorService service = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    ScheduledFuture<String> future = service.schedule(() -> {
        try {
            Thread.sleep(3000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        System.out.println("task finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
        return "success";
    }, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("schedule finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    System.out.println("Callable future's result is: " + future.get() +
            ", and time is: " + format(System.currentTimeMillis()));
运行看到的结果和Runnable基本相同，唯一的区别在于future.get()能拿到Callable返回的真实结果。
3. scheduleAtFixedRate
该方法用于固定频率地对一个任务循环执行，我们通过一个例子来看看效果。
@Test public void test_scheduleAtFixedRate() {
    ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    service.scheduleAtFixedRate(() -> {
        try {
            Thread.sleep(3000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        System.out.println("task finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    }, 1000L, 1000L, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("schedule finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    while (true) {
在这个例子中，任务初始延迟1秒，任务执行3秒，任务执行间隔为1秒。我们来看看执行结果：
4. scheduleWithFixedDelay
该方法用于固定延迟地对一个任务循环执行，我们通过一个例子来看看效果。
@Test public void test_scheduleWithFixedDelay() {
    ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    service.scheduleWithFixedDelay(() -> {
        try {
            Thread.sleep(3000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        System.out.println("task finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    }, 1000L, 1000L, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("schedule finish time: " + format(System.currentTimeMillis()));
    while (true) {
在这个例子中，任务初始延迟1秒，任务执行3秒，任务执行间隔为1秒。我们来看看执行结果：
直白地讲，scheduleAtFixedRate()为固定频率，scheduleWithFixedDelay()为固定延迟。固定频率是相对于任务执行的开始时间，而固定延迟是相对于任务执行的结束时间，这就是他们最根本的区别！
另外，从3和4的运行结果也能看出这些差异。
源码阅读初体验
一般源码的入口在于构造方法，我们来看看。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
在构造方法中我们看到以下信息：
ScheduledThreadPoolExecutor构造方法最终调用的是ThreadPoolExecutor构造方法
阻塞队列使用的是DelayedWorkQueue
上述信息的第2点至关重要，但是限于篇幅，本文将不做深入分析。
接下来我们看看scheduleWithFixedDelay()方法，主要做了3件事情：
入参校验，包括空指针、数字范围
将Runnable包装成RunnableScheduledFuture
延迟执行RunnableScheduledFuture
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
                                                 long initialDelay,
                                                 long delay,
                                                 TimeUnit unit) {
    // 1. 入参校验，包括空指针、数字范围
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    if (delay <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    // 2. 将Runnable包装成`RunnableScheduledFuture`
    ScheduledFutureTask<Void> sft =
        new ScheduledFutureTask<Void>(command,
                                      null,
                                      triggerTime(initialDelay, unit),
                                      unit.toNanos(-delay));
    RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
    sft.outerTask = t;
    // 3. 延迟执行`RunnableScheduledFuture`
    delayedExecute(t);
    return t;
delayedExecute()这个方法从字面描述来看是延迟执行的意思，我们深入到这个方法里面去看看。
private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
    // 1. 线程池运行状态判断
    if (isShutdown())
        reject(task);
    else {
        // 2. 将任务添加到队列
        super.getQueue().add(task);
        // 3. 如果任务添加到队列之后，线程池状态变为非运行状态，
        // 需要将任务从队列移除，同时通过任务的`cancel()`方法来取消任务
        if (isShutdown() &&
            !canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
            remove(task))
            task.cancel(false);
        // 4. 如果任务添加到队列之后，线程池状态是运行状态，需要提前启动线程
            ensurePrestart();
在线程池状态正常的情况下，最终会调用ensurePrestart()方法来完成线程的创建。主要逻辑有两个：
当前线程数未达到核心线程数，则创建核心线程
当前线程数已达到核心线程数，则创建非核心线程，不会将任务放到阻塞队列中，这一点是和普通线程池是不相同的
 * Same as prestartCoreThread except arranges that at least one
 * thread is started even if corePoolSize is 0.
void ensurePrestart() {
    int wc = workerCountOf(ctl.get());
    // 1. 当前线程数未达到核心线程数，则创建核心线程
    if (wc < corePoolSize)
        addWorker(null, true);
    // 2. 当前线程数已达到核心线程数，则创建非核心线程，
    // 2.1 不会将任务放到阻塞队列中，这一点是和普通线程池是不相同的
    else if (wc == 0)
        addWorker(null, false);