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Java時間輪調(diào)度算法的代碼實現(xiàn)

更新時間：2025年03月27日 11:49:00 作者：拾荒的小海螺

時間輪是一種高效的定時調(diào)度算法,主要用于管理延時任務(wù)或周期性任務(wù),它通過一個環(huán)形數(shù)組（時間輪）和指針來實現(xiàn),將大量定時任務(wù)分攤到固定的時間槽中,極大地降低了時間復(fù)雜度和資源開銷,本文給大家介紹了Java時間輪調(diào)度算法的代碼實現(xiàn),需要的朋友可以參考下

1、簡述

時間輪是一種高效的定時調(diào)度算法，主要用于管理延時任務(wù)或周期性任務(wù)。它通過一個環(huán)形數(shù)組（時間輪）和指針來實現(xiàn)，將大量定時任務(wù)分攤到固定的時間槽中，極大地降低了時間復(fù)雜度和資源開銷。

時間輪的常見應(yīng)用場景包括：

分布式系統(tǒng)中的延時任務(wù)調(diào)度。
網(wǎng)絡(luò)框架（如 Netty）中的連接超時管理。
消息中間件（如 Kafka）中的定時任務(wù)管理。

2、時間輪的原理

時間輪的核心思想是將時間劃分為多個時間槽，每個時間槽對應(yīng)一個固定的時間段。一個指針不斷移動，當(dāng)指針指向某個時間槽時，執(zhí)行該時間槽內(nèi)的所有任務(wù)。

核心組成部分：

時間輪：由環(huán)形數(shù)組組成，每個槽（bucket）存儲任務(wù)隊列。
指針：表示當(dāng)前的時間點，周期性移動。
任務(wù)：存儲需要延時執(zhí)行的邏輯和時間信息。

3. 時間輪的實現(xiàn)步驟

下面以 Java 實現(xiàn)一個簡易的時間輪為例，分步驟展示：

3.1 定義時間槽

public class TimeSlot {
    private List<Runnable> tasks = new ArrayList<>();

    public void addTask(Runnable task) {
        tasks.add(task);
    }

    public List<Runnable> getTasks() {
        return tasks;
    }

    public void clearTasks() {
        tasks.clear();
    }
}

3.2 定義時間輪

public class TimeWheel {
    private TimeSlot[] slots;
    private int currentIndex = 0;
    private final int slotCount;
    private final long tickDuration;

    public TimeWheel(int slotCount, long tickDuration) {
        this.slotCount = slotCount;
        this.tickDuration = tickDuration;
        this.slots = new TimeSlot[slotCount];
        for (int i = 0; i < slotCount; i++) {
            slots[i] = new TimeSlot();
        }
    }

    public void addTask(Runnable task, long delay) {
        int slotIndex = (int) ((currentIndex + delay / tickDuration) % slotCount);
        slots[slotIndex].addTask(task);
    }

    public void tick() {
        TimeSlot slot = slots[currentIndex];
        for (Runnable task : slot.getTasks()) {
            task.run();
        }
        slot.clearTasks();
        currentIndex = (currentIndex + 1) % slotCount;
    }
}

3.3 使用時間輪

public class TimeWheelExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TimeWheel timeWheel = new TimeWheel(10, 1000); // 10 個槽，每個槽間隔 1 秒

        timeWheel.addTask(() -> System.out.println("Task 1 executed!"), 3000);
        
        timeWheel.addTask(() -> System.out.println("Task 2 executed!"), 5000);
      	timeWheel.addTask(() -> System.out.println("Task 3 executed!"), 4000);
        while (true) {
            timeWheel.tick();
            Thread.sleep(1000); // 每秒執(zhí)行一次 tick
        }
    }
}