一、什么是定时器
定时器（Timer）是一种在指定时间开始执行某一任务的工具（也有周期性反复执行某一任务的Timer）。它常常与延迟队列这一相关概念关联。
业务场景：
- 当订单一直处于未支付状态时，如何及时的关闭订单，并退还库存？
- 如何定期检查处于退款状态的订单是否已经退款成功？
- 新创建店铺，N天没有上传商品，系统如何知道该信息，并发送激活短信？
上述问题最简单直接的办法就是定时去扫表。每个业务都要维护一个自己的扫表逻辑。当业务越来越多时，我们会发现扫表部分的业务逻辑非常类似。将这部分逻辑从具体的业务逻辑里面抽出来，变成公共部分，就是定时器。
二、定时器的本质
一个定时器的本质是一种数据结构：deadline越近的业务具有越高的优先级，提供以下几种基本操作：
- Add 新增任务
- Delete 删除任务
- Run 执行到期的任务/到期通知对应业务处理
- Update 更新到期时间
Run 通常有两种工作方式：1.轮询，每隔一个时间片就去查找哪些任务已到期；2.睡眠/唤醒，不停的查找deadline最近的任务，如到期则执行；否则sleep直到其到期。在sleep期间，如果有任务被Add或Delete，则deadline最近的任务有可能改变，线程会被唤醒并重新进行1的逻辑。
设计目标通常包含以下几点要求：
- 支持任务提交（消息发布）、任务删除、任务通知（消息订阅）等基本功能。
- 消息传输可靠性：消息进入延迟队列以后，保证至少被消费一次（到期通知保证At-least-once，追求Exactly-once）。
- 数据可靠性：数据需要持久化，防止丢失。
- 高可用性：至少得支持多实例部署。挂掉一个实例后，还有后备实例继续提供服务，可横向扩展。
- 实时性：尽最大努力准时交付信息，允许存在一定的时间误差，误差范围可控。
三、数据结构
定时器通常与延迟队列密不可分，延迟队列是一种带有延迟功能的消息队列。延迟队列底层通常采用以下几种数据结构之一来实现：
- 有序链表，这个最直观，最好理解。
- 堆，应用例如Java JDK中的DelayQueue、Go内置的定时器等。
- 时间轮/多级时间轮，应用实例如Linux内核定时器、Netty工具类HashedWheelTimer、Kafka内部定时器等。
时间轮（TimeWheel），一个时间轮是一个环形结构，可以想象成时钟，分为很多格子，一个格子代表一段时间（越短的Timer精度越高），并用一个List保存在该格子上到期的所有任务，同时一个指针随着时间流逝一格一格转动，并执行对应List中所有的到期任务。任务通过取模决定应该放入哪个格子。如图所示：
如果任务的时间跨度很大，数量也多，传统的单轮时间轮会造成任务的round很大，单个格子的任务List很长，并会维持很长一段时间。这时可将Wheel按照时间粒度分级（与水表的思想很像），示意图如下所示：
