多层时间轮实现延迟消息
单层时间轮的弊端
对于单层时间轮来说，如果要拉长延迟的时间，要么增加时间轮中槽的数量，要么增大前进指针的时间间隔。但是这两种方式都有弊端
- 增加槽的数量：占用内存较高
- 增大前进指针的时间间隔：延迟时间不精确
为了解决上面的问题，我们采用钟表中的秒针、分针、时针一样，通过多层时间轮来挂载延迟任务，这样就可以用少量的内存实现超长的延迟时间。
多层时间轮的结构
时间槽：每个时间轮包含若干时间槽，每个槽代表一个时间片段。
时间轮：多层时间轮通常包含多个时间轮，每一层的精度和范围不同。例如，第一层（细粒度）可以管理毫秒级任务，第二层（中等粒度）可以管理秒级任务，第三层（粗粒度）可以管理分钟级任务。
指针：每个时间轮都有一个指针，用于指向当前时间槽，随着时间的推移指针向前移动。
任务链表：每个时间槽中包含一个任务链表，用于存储定时任务。
代码实战
任务
public class TimerTask implements Runnable{private long delayTime;private Runnable task;public TimerTask(long delayTime, Runnable task) {this.delayTime = delayTime;this.task = task;}public long getDelayTime() {return delayTime;}public Runnable getTask() {return task;}@Overridepublic void run() {task.run();}
}
时间轮
public class TimeWheel {private int slots;private long interval;private int currentSlot = 0;private List<List<TimerTask>> wheel = new ArrayList<>();public TimeWheel(int slots, long interval) {this.slots = slots;this.interval = interval;for (int i = 0; i < slots; i++) {wheel.add(new ArrayList<>());}}public int getCurrentSlot() {return currentSlot;}/**** @param task*/public void addTask(TimerTask task) {//计算置放槽位long delayTime = task.getDelayTime() > interval * slots ? task.getDelayTime() - interval * slots : task.getDelayTime();int slot = (int) ((delayTime / interval) + currentSlot) % slots;//添加任务wheel.get(slot).add(task);}public List<TimerTask> advance() {//前进一个槽位currentSlot = (currentSlot + 1) % slots;//取任务List<TimerTask> tasks = new ArrayList<>(wheel.get(currentSlot));wheel.get(currentSlot).clear();return tasks;}
}
多层时间轮
public class MultiLevelTimeWheel {TimeWheel smallWheel = new TimeWheel(100, 100);//100个槽，每个槽间隔100msTimeWheel middleWheel = new TimeWheel(10, 10000);//10个槽，每个槽间隔10s（小时间轮的一个周期）TimeWheel largeWheel = new TimeWheel(10, 100000);//10个槽，每个槽间隔100s（中时间轮的一个周期）public void addTask(TimerTask task) {long delayTime = task.getDelayTime();if (delayTime < 10000) {smallWheel.addTask(task);} else if (delayTime < 100000) {middleWheel.addTask(task);} else if (delayTime < 1000000) {largeWheel.addTask(task);} else {System.out.println("不支持这么大的延迟");}}public void advance() {List<TimerTask> tasks = smallWheel.advance();for (TimerTask task : tasks) {task.run();}//小时间轮转一圈，需要让中时间轮前进一格，并将对应的任务下放至小时间轮的零刻度，待小时间轮再转一整圈时处理if (smallWheel.getCurrentSlot() == 0) {List<TimerTask> middleTasks = middleWheel.advance();for (TimerTask middleTask : middleTasks) {smallWheel.addTask(middleTask);}}//中时间轮转一圈，需要让大时间轮前进一格，并将对应的任务下放至中时间轮的零刻度if (smallWheel.getCurrentSlot() == 0 && middleWheel.getCurrentSlot() == 0) {List<TimerTask> largeTasks = largeWheel.advance();for (TimerTask largeTask : largeTasks) {middleWheel.addTask(largeTask);}}}
}
运行
public static void main(String[] args) {long start = System.currentTimeMillis();TimerTask timerTask1 = new TimerTask(3000, () -> System.out.println("延迟毫秒数：" + (System.currentTimeMillis() - start)));TimerTask timerTask2 = new TimerTask(33000, () -> System.out.println("延迟毫秒数：" + (System.currentTimeMillis() - start)));TimerTask timerTask3 = new TimerTask(333000, () -> System.out.println("延迟毫秒数：" + (System.currentTimeMillis() - start)));MultiLevelTimeWheel multiLevelTimeWheel = new MultiLevelTimeWheel();multiLevelTimeWheel.addTask(timerTask1);multiLevelTimeWheel.addTask(timerTask2);multiLevelTimeWheel.addTask(timerTask3);while (true) {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}multiLevelTimeWheel.advance();}}
这里的代码实现只是一个demo，主要是为了了解其中的思想。