1、背景

時(shí)間輪算法可以用于高效的執(zhí)行大量的定時(shí)任務(wù)。

在Netty中的一個(gè)典型應(yīng)用場景是判斷某個(gè)連接是否idle，如果idle（如客戶端由于網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е碌椒?wù)器的心跳無法送達(dá)），則服務(wù)器會(huì)主動(dòng)斷開連接，釋放資源。得益于Netty NIO的優(yōu)異性能，基于Netty開發(fā)的服務(wù)器可以維持大量的長連接，單臺(tái)8核16G的云主機(jī)可以同時(shí)維持幾十萬長連接，及時(shí)掐掉不活躍的連接就顯得尤其重要。

2、算法簡介

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網(wǎng)上盜個(gè)圖，時(shí)間輪算法可以通過上圖來描述。假設(shè)時(shí)間輪大小為8，1s轉(zhuǎn)一格，每格指向一個(gè)鏈表，保存著待執(zhí)行的任務(wù)。

假設(shè)，當(dāng)前位于2，現(xiàn)在要添加一個(gè)3s后指向的任務(wù)，則2+3=5，在第5格的鏈表中添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向任務(wù)即可，標(biāo)識(shí)round=0。

假設(shè)，當(dāng)前位于2，現(xiàn)在要添加一個(gè)10s后指向的任務(wù)，則（2+10）% 8 = 4，則在第4格添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向任務(wù)，并標(biāo)識(shí)round=1，則當(dāng)時(shí)間輪第二次經(jīng)過第4格時(shí)，即會(huì)執(zhí)行任務(wù)。

時(shí)間輪只會(huì)執(zhí)行round=0的任務(wù)，并會(huì)把該格子上的其他任務(wù)的round減1。

算法的原理非常淺顯易懂，但是閱讀源碼實(shí)現(xiàn)還是有益的。

3、源碼解析

1、構(gòu)造方法

參數(shù)：

1）threadFactory

用于生成工作線程

2）tickDuration和unit

每格的時(shí)間間隔，默認(rèn)100ms

3）ticksPerWheel

一圈下來有幾格，默認(rèn)512，特別的，如果傳入的不是2的N次方，則會(huì)調(diào)整為大于等于該參數(shù)的第一個(gè)2的N次方，好處是可以優(yōu)化hash值的計(jì)算

4）leakDetection

如果false，那么只有工作線程不是后臺(tái)線程時(shí)才會(huì)追蹤資源泄露，這個(gè)參數(shù)可以忽略

5）maxPendingTimeouts

最大的pending數(shù)量，默認(rèn)-1，表示不限制

注：可以看到構(gòu)造方法執(zhí)行結(jié)束時(shí)，工作線程并沒有啟動(dòng)，那么應(yīng)該是在第一次添加任務(wù)的時(shí)候啟動(dòng)的，我們繼續(xù)看添加任務(wù)的newTimeout方法

2、newTimeout

首先，通過一個(gè)原子變量來計(jì)數(shù)當(dāng)前的任務(wù)數(shù)，如果設(shè)置最大pending且超過了，則會(huì)直接throw Exception

其次，便是調(diào)用start方法來正式啟用worker線程，為了防止重復(fù)調(diào)用，使用了一個(gè)原子操作，并且調(diào)用完畢之后會(huì)CountDownLatch.await阻塞住，直到線程完全起來才返回

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可以看到，方法是public的，也即用戶可以顯示的調(diào)用，而無需等待第一次添加任務(wù)時(shí)再啟動(dòng)

最后，便是包裝一個(gè)HashedWheelTimeout對(duì)象（計(jì)算出了deadline），丟給隊(duì)列，等待工作線程處理，那么接下來的重點(diǎn)就是看worker線程的實(shí)現(xiàn)了

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3、Worker線程

工作線程啟動(dòng)的第一步是初始化startTime，并調(diào)用countDown來通知start方法，初始化結(jié)束了

其次便是一個(gè)循環(huán)，循環(huán)內(nèi)的行為就是每隔一段跳一格的操作了，我們看具體的操作：

1）首先調(diào)用waitForNextTick()

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首先計(jì)算一下當(dāng)前tick下的deadline，減去startTime，得到sleepTimeMs，隨后sleep一下。這里面有幾個(gè)小細(xì)節(jié)：

計(jì)算sleepTimeMs先加999999，應(yīng)該是不足1ms的，補(bǔ)足1ms

因?yàn)槊看螆?zhí)行定時(shí)任務(wù)消耗的時(shí)候是不受控制的，因此算出來的sleepTimeMs可能為負(fù)，這個(gè)時(shí)候就可以直接返回了執(zhí)行下一個(gè)格子里的任務(wù)了

如果currentTime==Long.MIN_VALUE，會(huì)直接返回一個(gè)負(fù)數(shù)，這個(gè)應(yīng)該是為了處理時(shí)間輪執(zhí)行了很長時(shí)間導(dǎo)致的long值溢出，具體了解的可以評(píng)論里告訴，不勝感激

下面還有一個(gè)，如果是windows平臺(tái)，先除以10再乘以10，是因?yàn)閣indows平臺(tái)下最小調(diào)度單位是10ms，如果不處理成10ms的倍數(shù)，可能導(dǎo)致sleep更不準(zhǔn)了

最后，如果線程被打斷了，并且是shutdown狀態(tài)，會(huì)直接返回負(fù)數(shù)，并在隨后的while判斷中挑出循環(huán)

2）隨后調(diào)用processCanceldTasks()

該方法是為了處理那些被取消的任務(wù)，任務(wù)存放在一個(gè)queue中

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3）transferTimeoutsToBuckets()

該方法是從timeouts（就是前面newTimeout是放進(jìn)去的那個(gè)queue）的queue中取出任務(wù)，放到格子里（HashedWheelBucket是一個(gè)鏈表），為了防止這個(gè)操作銷毀太多時(shí)間，導(dǎo)致更多的任務(wù)時(shí)間不準(zhǔn)，因此一次最多操作10w個(gè)。幾個(gè)注意點(diǎn)：

計(jì)算stopIndes時(shí)，含義是取模，因?yàn)閙ask是2的N次方減1，因此%和&可以等價(jià)操作，即x % (mask + 1) == x & mask，這個(gè)技巧在jdk的集合類中也被使用到

為了防止出現(xiàn)任務(wù)延遲太久，因此在計(jì)算模之前，還先取max in (calculated, tick），從而讓那些本應(yīng)該在 過去執(zhí)行的任務(wù)，在這期先快速執(zhí)行掉

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4）expireTimeouts(deadline)

這是HashedWheelBucket的一個(gè)方法，就是來執(zhí)行該格子里那些已經(jīng)過期的任務(wù)

這步的操作比較簡單，就是一次遍歷鏈表，如果remainingRounds（剩下的圈數(shù)）小于等于0，那么就把他移除并執(zhí)行expire方法（即TimerTask的run方法）；如果任務(wù)被取消了，則直接移除；否則remainingRounds減一，等待下一圈

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5）如果中間時(shí)間輪的狀態(tài)不再是started，那么就會(huì)跳出循環(huán)，并依次取出各個(gè)bucket上的未執(zhí)行且沒有被取消的任務(wù)，stop方法會(huì)返回這個(gè)列表

4、總結(jié)

? 時(shí)間輪算法理解起來很簡單，實(shí)現(xiàn)也似乎不難，但是通過閱讀源碼，可以看到，其中還是有很多很多的小細(xì)節(jié)需要注意，這個(gè)就不容易了

? 而且通過閱讀源碼，可以看到，整個(gè)時(shí)間輪的調(diào)度都是在一個(gè)線程里完成的，因此對(duì)于那些耗時(shí)較大的定時(shí)任務(wù)，如果直接扔進(jìn)去處理顯然會(huì)影響其他任務(wù)的正常執(zhí)行，例子如下：

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轉(zhuǎn)載：https://sq.163yun.com/blog/article/177510753845874688

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的时间轮算法解析（Netty HashedWheelTimer源码解读）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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