引言

在做Android App开发的过程相信大家都会遇到周期性执行一些任务的需求，比如说每隔一段时间刷新下界面，每隔一段时间刷新下当前的天气情况或者实现类似Windows的若干时间自动播放屏保等等。

一、概述

任务调度是指基于给定时间点，给定时间间隔或者给定执行次数自动执行任务，简而言之可以理解成周期性执行某一项任务。

二、任务调度的实现方式

通常任务调度机制实现的方式主要有以下几种：Timer、ScheduledExecutor、Handler和其他第三方开源库

1、Timer

java.util.Timer是Java语言本身提供的一种最简单实现任务调度的方法，使用起来也很简单，通过对应的api调用即可。Timer 的设计核心是一个 TaskQueue和一个 TaskThread。Timer 将接收到的任务丢到自己的 TaskQueue中，TaskQueue按照 Task 的最初执行时间进行排序。TimerThread 在创建 Timer 时会启动成为一个守护线程，这个守护线程会轮询所有任务，找到一个最近要执行的任务，然后休眠，当到达最近要执行任务的开始时间点，TimerThread 被唤醒并执行该任务。之后 TimerThread 更新最近一个要执行的任务，继续休眠。

继承TimerTask实现具体的作业任务类
重写run方法实现具体的作业操作
构造Timer对象并调用schedule方法传入指定参数即可

public class PeriodicOperations {        public static void main(String[] args) {        testTimerWay();    }    private static void testTimerWay(){        Timer timer = new Timer();         long delay1 = 1 * 1000;         long period1 = 1000;         // 从现在开始 1 秒钟之后，每隔 1 秒钟执行一次 job1         timer.schedule(new TimerTest("job1"), delay1, period1);         long delay2 = 2 * 1000;         long period2 = 2000;         // 从现在开始 2 秒钟之后，每隔 2 秒钟执行一次 job2         timer.schedule(new TimerTest("job2"), delay2, period2);     }    static class TimerTest extends TimerTask{        private String jobName = "";         public TimerTest(String job) {            super();            this.jobName=job;        }        @Override        public void run() {            System.out.println("执行作业："+jobName);        }    }}

Timer机制实现任务调度的核心类是 Timer 和 TimerTask。其中 Timer 负责设定 TimerTask 的起始与间隔执行时间。使用者只需要创建一个 TimerTask 的继承类，实现自己的 run 方法，然后将其丢给 Timer 去执行即可。Timer 的优点在于简单易用，但由于所有任务都是由同一个线程来调度，因此所有任务都是串行执行的，同一时间只能有一个任务在执行，前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务，所以不太适合并发类的任务调度。

2、ScheduledExecutor

为了弥补Timer 的上述缺陷，在Java 5的时候推出了基于线程池设计的 ScheduledExecutor。其设计思想是：每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。但需要注意的是只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。

定义一个作业线程负责实现具体的操作逻辑
创建一个线程池用于管理作业线程
调用线程池的对应方法（ScheduleWithFixedDelay或ScheduleAtFixedRate ）启动周期性机制

import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;import java.util.Timer;import java.util.TimerTask;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class PeriodicOperations {    public static void main(String[] args) {        testScheduledExecutorWay();    }    private static void testScheduledExecutorWay(){        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);//创建线程池的方式有几种，可以根据业务具体选择        long initialDelay1 = 1;        long period1 = 1;        // 从现在开始1秒钟之后，每隔1秒钟执行一次job1        service.scheduleAtFixedRate(                new ScheduledExecutorTest("job1"), initialDelay1,                period1, TimeUnit.SECONDS);        long initialDelay2 = 1;        long delay2 = 1;        // 从现在开始2秒钟之后，每隔2秒钟执行一次job2        service.scheduleWithFixedDelay(                new ScheduledExecutorTest("job2"), initialDelay2,                delay2, TimeUnit.SECONDS);    }    static class ScheduledExecutorTest implements Runnable{        private String jobName = "";        public ScheduledExecutorTest(String jobName) {            super();            this.jobName = jobName;        }        @Override        public void run() {            System.out.println(getNowTime()+"执行作业：" + jobName);        }    }    public static String getNowTime(){        Date now = new Date();        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");// 可以方便地修改日期格式        return dateFormat.format(now);    }}

ScheduledExecutorService 中两种最常用的调度方法 ScheduleAtFixedRate 和 ScheduleWithFixedDelay。其中ScheduleAtFixedRate 每次执行时间为上一次任务开始起向后推一个时间间隔，即每次执行时间为 :initialDelay, initialDelay+period, initialDelay+2*period, …；而ScheduleWithFixedDelay 每次执行时间为上一次任务结束起向后推一个时间间隔，即每次执行时间为：initialDelay, initialDelay+executeTime+delay, initialDelay+2*executeTime+2*delay。所以两种方式异同在于ScheduleAtFixedRate 是基于固定时间间隔进行任务调度，ScheduleWithFixedDelay 取决于每次任务执行的时间长短，是基于不固定时间间隔进行任务调度。

3、结合 ScheduledExecutor 和 Calendar 实现复杂任务调度

无论是Timer 和 ScheduledExecutor 都仅能提供基于开始时间与重复间隔的任务调度，不能实现更加复杂的调度需求。比如说设置每星期二的 16:38:10 执行任务等等，单独使用 Timer 或 ScheduledExecutor 都不能直接实现，但我们可以借助 Calendar 间接实现该功能。

import java.util.Calendar;import java.util.Date;import java.util.TimerTask;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ScheduledExceutorTest2 extends TimerTask {    private String jobName = "";    public ScheduledExceutorTest2(String jobName) {        super();        this.jobName = jobName;    }    @Override    public void run() {        System.out.println("Date = "+new Date()+", execute " + jobName);    }    /**     * 计算从当前时间currentDate开始，满足条件dayOfWeek, hourOfDay,      * minuteOfHour, secondOfMinite的最近时间     * @return     */    public Calendar getEarliestDate(Calendar currentDate, int dayOfWeek,            int hourOfDay, int minuteOfHour, int secondOfMinite) {        //计算当前时间的WEEK_OF_YEAR,DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE,SECOND等各个字段值        int currentWeekOfYear = currentDate.get(Calendar.WEEK_OF_YEAR);        int currentDayOfWeek = currentDate.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);        int currentHour = currentDate.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);        int currentMinute = currentDate.get(Calendar.MINUTE);        int currentSecond = currentDate.get(Calendar.SECOND);        //如果输入条件中的dayOfWeek小于当前日期的dayOfWeek,则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周        boolean weekLater = false;        if (dayOfWeek < currentDayOfWeek) {            weekLater = true;        } else if (dayOfWeek == currentDayOfWeek) {            //当输入条件与当前日期的dayOfWeek相等时，如果输入条件中的            //hourOfDay小于当前日期的            //currentHour，则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周               if (hourOfDay < currentHour) {                weekLater = true;            } else if (hourOfDay == currentHour) {                 //当输入条件与当前日期的dayOfWeek, hourOfDay相等时，                 //如果输入条件中的minuteOfHour小于当前日期的                //currentMinute，则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周                if (minuteOfHour < currentMinute) {                    weekLater = true;                } else if (minuteOfHour == currentSecond) {                     //当输入条件与当前日期的dayOfWeek, hourOfDay，                      //minuteOfHour相等时，如果输入条件中的                    //secondOfMinite小于当前日期的currentSecond，                    //则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周                    if (secondOfMinite < currentSecond) {                        weekLater = true;                    }                }            }        }        if (weekLater) {            //设置当前日期中的WEEK_OF_YEAR为当前周推迟一周            currentDate.set(Calendar.WEEK_OF_YEAR, currentWeekOfYear + 1);        }        // 设置当前日期中的DAY_OF_WEEK,HOUR_OF_DAY,MINUTE,SECOND为输入条件中的值。        currentDate.set(Calendar.DAY_OF_WEEK, dayOfWeek);        currentDate.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, hourOfDay);        currentDate.set(Calendar.MINUTE, minuteOfHour);        currentDate.set(Calendar.SECOND, secondOfMinite);        return currentDate;    }    public static void main(String[] args) throws Exception {        ScheduledExceutorTest2 test = new ScheduledExceutorTest2("job1");        //获取当前时间        Calendar currentDate = Calendar.getInstance();        long currentDateLong = currentDate.getTime().getTime();        System.out.println("Current Date = " + currentDate.getTime().toString());        //计算满足条件的最近一次执行时间        Calendar earliestDate = test                .getEarliestDate(currentDate, 3, 16, 38, 10);        long earliestDateLong = earliestDate.getTime().getTime();        System.out.println("Earliest Date = "                + earliestDate.getTime().toString());        //计算从当前时间到最近一次执行时间的时间间隔        long delay = earliestDateLong - currentDateLong;        //计算执行周期为一星期        long period = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000;        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);        //从现在开始delay毫秒之后，每隔一星期执行一次job1        service.scheduleAtFixedRate(test, delay, period,                TimeUnit.MILLISECONDS);    }}

其核心在于根据当前时间推算出最近一个星期二 16:38:10 的绝对时间，然后计算与当前时间的时间差，作为调用 ScheduledExceutor 函数的参数。计算最近时间要用到 java.util.calendar 的功能。首先需要解释 Calendar 的一些设计思想。Calendar 有以下几种唯一标识一个日期的组合方式：

YEAR + MONTH + DAY_OF_MONTH
YEAR + MONTH + WEEK_OF_MONTH +
YEAR + MONTH + DAY_OF_WEEK_IN_MONTH + DAY_OF_WEEK
YEAR+ DAY_OF_YEAR YEAR + DAY_OF_WEEK + WEEK_OF_YEAR

上述组合分别加上 HOUR_OF_DAY + MINUTE + SECOND 即为一个完整的时间标识。本例采用了最后一种组合方式。输入为 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 以及当前日期 , 输出为一个满足 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 并且距离当前日期最近的未来日期。计算的原则是从输入的 DAY_OF_WEEK 开始比较，如果小于当前日期的 DAY_OF_WEEK，则需要向 WEEK_OF_YEAR 进一，即将当前日期中的 WEEK_OF_YEAR 加一并覆盖旧值；如果等于当前的 DAY_OF_WEEK, 则继续比较 HOUR_OF_DAY；如果大于当前的 DAY_OF_WEEK，则直接调用 java.util.calenda 的 calendar.set(field, value) 函数将当前日期的 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 赋值为输入值，依次类推，直到比较至 SECOND。也可以根据输入需求选择不同的组合方式来计算最近执行时间。

4、Handler机制

以上三种方式都是由Java语言提供的机制，其实Android 本身也提供了自己的机制，只不过需要我们灵活去应用，尤其是涉及到界面操作的周期性需要灵活控制的任务调度，Handler机制应该算是比较合适一种方式，结合其他机制可以无缝地操作界面。我以实现仿Windows 屏保机制来说明，简单说下需求，当设备在若干分钟无人进行交互的时候，自动播放屏保，这也可以看成一个灵活的任务调度，因为当到达指定时间之前，有人交互，此时又得重新计算起点，而不是固定的在一个时间间隔内一定会触发。

public abstract class BaseActivity extends AppCompatActivity {    public static final int MSG_WELCOME = 11;    private final static long DELAY=10*60*1000;    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        ActivityManager.addActivity(this);        setFullScreen();    }    @Override    protected void onResume() {        super.onResume();        startTask();//首先在onResume 中开启任务调度，此时相当于开始倒计时，如果没被打断将会在DELAY 时间间隔之后执行预订的弹出屏保    }    @Override    protected void onStop() {        super.onStop();        stopTask();//停止任务调度    }    @Override    protected void onDestroy() {        super.onDestroy();    }    private void setFullScreen(){        requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);        getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,                WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);    }    @Override    public boolean dispatchTouchEvent(MotionEvent ev) {        stopTask();//当有人在交互的时候就中断当前的任务调度，重新开启        startTask();        return super.dispatchTouchEvent(ev);    }    private ObverHandler takePhotoHandler =new ObverHandler(this);    protected void handleMsg(int what){        if(what== MSG_WELCOME) {            ScreenActivity.showScreenActivity(this);//当接收到Message 时，跳到屏保界面            return;        }        return;    }    protected boolean isTopActivity(String activity) {        android.app.ActivityManager am = (android.app.ActivityManager) getSystemService(ACTIVITY_SERVICE);        ComponentName cn = am.getRunningTasks(1).get(0).topActivity;        return cn.getClassName().contains(activity);    }    /**    *开启周期性任务调度    */    protected void startTask(){        if(takePhotoHandler !=null) {            if(isTopActivity("ScreenActivity")){                return;            }else{                takePhotoHandler.postDelayed(new Runnable() {                    @Override                    public void run() {                        takePhotoHandler.sendMsg(MSG_WELCOME);                    }                }, DELAY);            }        }    }    /**    *停止周期性任务调度，假如在还未到所指定的时间任务呗手动停止了，比如说有人交互了，此时需要重新计算任务开始的起点，所以需要在业务逻辑中手动去重新开启任务调度    */    private void stopTask(){        if (takePhotoHandler !=null){            LogUtil.showErroLog("STOP TASK WELCOMEActivity");            takePhotoHandler.removeCallbacksAndMessages(null);//就是把未处理的Meesgae 全部清空        }    }    static class ObverHandler extends Handler {        private final WeakReference mAct;//声明弱引用        //声明构造方法供外部调用构ObverHandler对象        public ObverHandler(BaseActivity act){            mAct=new WeakReference<>(act);        }        public void handleMessage(Message msg){            mAct.get().handleMsg(msg.what);        }        public void sendMsg(int what){            sendEmptyMessage(what);        }    }}

以上屏保案例实质上借助了Handler的postDelayed方法和removeCallbacksAndMessages灵活实现的一种所谓的周期性任务调度，当然也可以借助其他机制来实现开启和停止，一切取决于你的需求。

5、第三方开源库

上述方法实现该任务调度比较麻烦，这就需要一个更加完善的任务调度框架来解决这些复杂的调度问题。幸运的是，开源工具包 Quartz 与 JCronTab 提供了这方面强大的支持（使用攻略参见IBM开发社区。）

小结

对于简单的基于起始时间点与时间间隔的任务调度，使用 Timer 就足够了；如果需要同时调度多个任务，基于线程池的 ScheduledTimer 是更为合适的选择；当任务调度的策略复杂到难以凭借起始时间点与时间间隔来描述时，Quartz 与 JCronTab 则体现出它们的优势。熟悉 Unix/Linux 的开发人员更倾向于 JCronTab，且 JCronTab 更适合与 Web 应用服务器相结合。Quartz 的 Trigger 与 Job 松耦合设计使其更适用于 Job 与 Trigger 的多对多应用场景。

Android(安卓)进阶——实现周期性任务调度的几种攻略详解

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