Java Timer 與 TimerTask 實戰：從基礎煮蛋計時器到通用排程框架

標準計時器框架回顧

java.util.Timer + TimerTask（JDK 1.3 引入）解決了早期自寫排程器的線程與 Object.wait() 複雜性，但缺乏彈性：無法直接表達「每天固定時間」、「工作日」、「夏令時調整」等業務排程需求。

基礎範例：煮蛋計時器

public class EggTimer {
    private final Timer timer = new Timer();
    private final int minutes;
    public EggTimer(int minutes) { this.minutes = minutes; }
    public void start() {
        timer.schedule(new TimerTask() {
            public void run() {
                playSound();
                timer.cancel(); // 單次任務結束關閉計時器
            }
            private void playSound() { System.out.println("Your egg is ready!"); }
        }, minutes * 60 * 1000L); // 延遲毫秒數
    }
    public static void main(String[] args) { new EggTimer(2).start(); }
}

schedule(TimerTask, delay)：單次延遲執行。另有 scheduleAtFixedRate、schedule(TimerTask, firstTime, period) 等重複排程方法。

標準框架的侷限性

• 無法表達「每天 02:00 執行」——夏令時切換會導致時間跳躍/重疊
• 無法表達「每月最後一天」、「每個工作日」
• 異常處理：TimerTask.run() 拋出未捕獲異常會導致整個 Timer 線程終止，後續任務全停
• 單線程序列執行：長任務阻塞後續任務

構建通用排程框架（核心介面與兩類）

核心介面：Trigger（觸發條件）

public interface Trigger {
    Date nextExecutionTime(Date currentTime); // 給定當前時間，返回下次執行時間
}

實現範例：DailyTrigger

public class DailyTrigger implements Trigger {
    private final int hour, minute;
    public DailyTrigger(int hour, int minute) { this.hour = hour; this.minute = minute; }
    public Date nextExecutionTime(Date currentTime) {
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        cal.setTime(currentTime);
        cal.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, hour);
        cal.set(Calendar.MINUTE, minute);
        cal.set(Calendar.SECOND, 0);
        cal.set(Calendar.MILLISECOND, 0);
        if (!cal.getTime().after(currentTime)) cal.add(Calendar.DAY, 1);
        return cal.getTime();
    }
}

排程器：Scheduler

public class Scheduler {
    private final Timer timer = new Timer(true); // daemon 線程
    public void schedule(Runnable task, Trigger trigger) {
        timer.schedule(new TimerTask() {
            public void run() {
                try { task.run(); }
                catch (Throwable t) { logError(t); } // 隔離異常，不影響後續任務
                scheduleNext(task, trigger); // 遞歸排程下一次
            }
        }, trigger.nextExecutionTime(new Date()));
    }
    private void scheduleNext(Runnable task, Trigger trigger) {
        timer.schedule(new TimerTask() {
            public void run() {
                try { task.run(); } catch (Throwable t) { logError(t); }
                scheduleNext(task, trigger);
            }
        }, trigger.nextExecutionTime(new Date()));
    }
    private void logError(Throwable t) { /* 記錄日誌 */ }
}

使用範例

Scheduler scheduler = new Scheduler();
// 每天 02:30 備份
scheduler.schedule(() -> backupDatabase(), new DailyTrigger(2, 30));
// 每小時整點檢查
scheduler.schedule(() -> healthCheck(), new Trigger() {
    public Date nextExecutionTime(Date now) {
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        c.setTime(now);
        c.add(Calendar.HOUR, 1);
        c.set(Calendar.MINUTE, 0); c.set(Calendar.SECOND, 0); c.set(Calendar.MILLISECOND, 0);
        return c.getTime();
    }
});

進階擴充方向

• 複合觸發器：AndTrigger、OrTrigger、CronTrigger（解析 Cron 表達式）
• 持久化排程：資料庫儲存任務狀態，支援叢集、重啟恢復
• 線程池：替換單線程 Timer，使用 ScheduledExecutorService（JDK 5+）實現並行執行
• 監控與管理：JMX 公開任務狀態、動態增刪改查

現代替代方案

總結

Timer/TimerTask 適合簡單延遲/週期任務。業務級排程需求（日曆邏輯、異常隔離、叢集高可用）請直接採用成熟框架。理解Trigger 抽象與遞歸排程模式，有助於閱讀框架源碼與設計客製化排程系統。