Timer概述

Timer顧名思義就是定時器，用於處理一些需要延時處理的任務，延時時間可能是1s，也可能是5天。
一般使用方式如下：

        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                Log.d("test", "timer task test");
            }
        };
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(task, new Date(), 1000);

初始化

從上面程式碼看來，主要是Timer這個類，首先看一下Timer的初始化：

    public Timer() {
        this("Timer-" + serialNumber());
    }

    public Timer(String name) {
        thread.setName(name);
        thread.start();
    }

    private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);

由上面程式碼，我們可以知道，Timer初始化其實就是start了TimerThread這個執行緒，於是我們看一下這個執行緒做的工作：

public void run() {
        try {
            mainLoop();
        } finally {
            // Someone killed this Thread, behave as if Timer cancelled
            synchronized(queue) {
                newTasksMayBeScheduled = false;
                queue.clear();  // Eliminate obsolete references
            }
        }
    }
    private void mainLoop() {
        while (true) {
            try {
                TimerTask task;
                boolean taskFired;
                synchronized(queue) {
                    // Wait for queue to become non-empty
                    while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled)
                        queue.wait();
                    if (queue.isEmpty())
                        break; // Queue is empty and will forever remain; die

                    // Queue nonempty; look at first evt and do the right thing
                    long currentTime, executionTime;
                    task = queue.getMin();
                    synchronized(task.lock) {
                        if (task.state == TimerTask.CANCELLED) {
                            queue.removeMin();
                            continue;  // No action required, poll queue again
                        }
                        currentTime = System.currentTimeMillis();
                        executionTime = task.nextExecutionTime;
                        if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) {
                            if (task.period == 0) { // Non-repeating, remove
                                queue.removeMin();
                                task.state = TimerTask.EXECUTED;
                            } else { // Repeating task, reschedule
                                queue.rescheduleMin(
                                  task.period<0 ? currentTime   - task.period
                                                : executionTime + task.period);
                            }
                        }
                    }
                    if (!taskFired) // Task hasn't yet fired; wait
                        queue.wait(executionTime - currentTime);
                }
                if (taskFired)  // Task fired; run it, holding no locks
                    task.run();
            } catch(InterruptedException e) {
            }
        }
    }

程式碼不長，也比較容易看懂：
1、檢視任務佇列是否為空，如果為空就阻塞住。
2、獲取佇列中等待時間最少的一個，檢視其狀態是否已被關閉以及是否需要重複執行。
3、如果任務沒有被取消，不需要移除佇列。那麼就判斷其需要執行的時間是否小於等於當前時間，如果小於等於，就通過wait等待到該時間執行，如果大於，那麼就直接run執行。

任務佇列（小根堆）

定時器每次都會觸發時間最小的那個任務，這種取極值的情況用堆非常的合適。
使用堆結構主要快在新增和刪除，其效能都是log(n)。
也就是說在1000個任務的堆中新增和刪除操作都能在10次對比以內完成。

原始碼如下：

class TaskQueue {

    private TimerTask[] queue = new TimerTask[128];
    private int size = 0;

    int size() {
        return size;
    }

    void add(TimerTask task) {
        // Grow backing store if necessary
        if (size + 1 == queue.length)
            queue = Arrays.copyOf(queue, 2*queue.length);

        queue[++size] = task;
        fixUp(size);
    }

    TimerTask getMin() {
        return queue[1];
    }

    TimerTask get(int i) {
        return queue[i];
    }

    void removeMin() {
        queue[1] = queue[size];
        queue[size--] = null;  // Drop extra reference to prevent memory leak
        fixDown(1);
    }

    void quickRemove(int i) {
        assert i <= size;

        queue[i] = queue[size];
        queue[size--] = null;  // Drop extra ref to prevent memory leak
    }

    void rescheduleMin(long newTime) {
        queue[1].nextExecutionTime = newTime;
        fixDown(1);
    }

    boolean isEmpty() {
        return size==0;
    }

    void clear() {
        // Null out task references to prevent memory leak
        for (int i=1; i<=size; i++)
            queue[i] = null;

        size = 0;
    }

    private void fixUp(int k) {
        while (k > 1) {
            int j = k >> 1;
            if (queue[j].nextExecutionTime <= queue[k].nextExecutionTime)
                break;
            TimerTask tmp = queue[j];  queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp;
            k = j;
        }
    }

    private void fixDown(int k) {
        int j;
        while ((j = k << 1) <= size && j > 0) {
            if (j < size &&
                queue[j].nextExecutionTime > queue[j+1].nextExecutionTime)
                j++; // j indexes smallest kid
            if (queue[k].nextExecutionTime <= queue[j].nextExecutionTime)
                break;
            TimerTask tmp = queue[j];  queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp;
            k = j;
        }
    }
    void heapify() {
        for (int i = size/2; i >= 1; i--)
            fixDown(i);
    }
}

Timer原始碼中的堆實現非常基礎，主要是兩個方法，fixUp()和fixDown()，即上升和下沉。
fixUp：為了保證堆結構，在addTask的時候會使用到上升。
fixDown：在取出最小值的時候，會把堆的最後一個節點放到堆頂，然後執行下沉操作，從而繼續保證堆結構，將堆中剩餘的值的最小值放到堆頂。