Java定时任务调度详解

前言

在实际项目开发中，除了Web应用、SOA服务外，还有一类不可缺少的，那就是定时任务调度。定时任务的场景可以说非常广泛，比如某些视频网站，购买会员后，每天会给会员送成长值，每月会给会员送一些电影券；比如在保证最终一致性的场景中，往往利用定时任务调度进行一些比对工作；比如一些定时需要生成的报表、邮件；比如一些需要定时清理数据的任务等。本篇博客将系统的介绍定时任务调度，会涵盖Timer、ScheduledExecutorService、开源工具包Quartz，以及Spring和Quartz的结合等内容。

JDK原生定时工具：Timer

定时任务调度：基于给定的时间点、给定的时间间隔、给定的执行次数自动执行的任务。

Timer位于java.util包下，其内部包含且仅包含一个后台线程（TimeThread）对多个业务任务（TimeTask）进行定时定频率的调度。

schedule的四种用法和scheduleAtFixedRate的两种用法

Timer的核心方法

参数说明：

task：所要执行的任务，需要extends TimeTask override run()

time/firstTime：首次执行任务的时间

period：周期性执行Task的时间间隔，单位是毫秒

delay：执行task任务前的延时时间，单位是毫秒

很显然，通过上述的描述，我们可以实现：

延迟多久后执行一次任务；指定时间执行一次任务；延迟一段时间，并周期性执行任务；指定时间，并周期性执行任务；

思考1：如果time/firstTime指定的时间，在当前时间之前，会发生什么呢？

在时间等于或者超过time/firstTime的时候，会执行task！也就是说，如果time/firstTime指定的时间在当前时间之前，就会立即得到执行。

思考2：schedule和scheduleAtFixedRate有什么区别？

scheduleAtFixedRate：每次执行时间为上一次任务开始起向后推一个period间隔，也就是说下次执行时间相对于上一次任务开始的时间点，因此执行时间不会延后，但是存在任务并发执行的问题。

schedule：每次执行时间为上一次任务结束后推一个period间隔，也就是说下次执行时间相对于上一次任务结束的时间点，因此执行时间会不断延后。

思考3：如果执行task发生异常，是否会影响其他task的定时调度？

如果TimeTask抛出RuntimeException，那么Timer会停止所有任务的运行！

思考4：Timer的一些缺陷？

前面已经提及到Timer背后是一个单线程，因此Timer存在管理并发任务的缺陷：所有任务都是由同一个线程来调度，所有任务都是串行执行，意味着同一时间只能有一个任务得到执行，而前一个任务的延迟或者异常会影响到之后的任务。

其次，Timer的一些调度方式还算比较简单，无法适应实际项目中任务定时调度的复杂度。

一个简单的Demo实例

Timer Demo

运行结果

Timer其他需要关注的方法

cancel()：终止Timer计时器，丢弃所有当前已安排的任务（TimeTask也存在cancel()方法，不过终止的是TimeTask）

purge()：从计时器的任务队列中移除已取消的任务，并返回个数

JDK对定时任务调度的线程池支持：ScheduledExecutorService

由于Timer存在的问题，JDK5之后便提供了基于线程池的定时任务调度：ScheduledExecutorService。

设计理念：每一个被调度的任务都会被线程池中的一个线程去执行，因此任务可以并发执行，而且相互之间不受影响。

我们直接看例子：

基于线程池的定时任务调度

运行结果：

result

定时任务大哥：Quartz

虽然ScheduledExecutorService对Timer进行了线程池的改进，但是依然无法满足复杂的定时任务调度场景。因此OpenSymphony提供了强大的开源任务调度框架：Quartz。Quartz是纯Java实现，而且作为Spring的默认调度框架，由于Quartz的强大的调度功能、灵活的使用方式、还具有分布式集群能力，可以说Quartz出马，可以搞定一切定时任务调度！

Quartz的体系结构

Quartz体系结构

先来看一个Demo：

业务Job

Quartz

说明：

1、从代码上来看，有XxxBuilder、XxxFactory，说明Quartz用到了Builder、Factory模式，还有非常易懂的链式编程风格。

2、Quartz有3个核心概念：调度器（Scheduler）、任务（Job&JobDetail）、触发器（Trigger）。（一个任务可以被多个触发器触发，一个触发器只能触发一个任务）

3、注意当Scheduler调度Job时，实际上会通过反射newInstance一个新的Job实例（待调度完毕后销毁掉），同时会把JobExecutionContext传递给Job的execute方法，Job实例通过JobExecutionContext访问到Quartz运行时的环境以及Job本身的明细数据。

4、JobDataMap可以装载任何可以序列化的数据，存取很方便。需要注意的是JobDetail和Trigger都可以各自关联上JobDataMap。JobDataMap除了可以通过上述代码获取外，还可以在YourJob实现类中，添加相应setter方法获取。

5、Trigger用来告诉Quartz调度程序什么时候执行，常用的触发器有2种：SimpleTrigger（类似于Timer）、CronTrigger（类似于Linux的Crontab）。

6、实际上，Quartz在进行调度器初始化的时候，会加载quartz.properties文件进行一些属性的设置，比如Quartz后台线程池的属性（threadCount）、作业存储设置等。它会先从工程中找，如果找不到那么就是用quartz.jar中的默认的quartz.properties文件。

7、Quartz存在监听器的概念，比如任务执行前后、任务的添加等，可以方便实现任务的监控。

CronTrigger示例

CronTrigger

Cron表达式的写法

特殊符号说明

cron表达式

这里给出一些常用的示例：

0 15 10 * * ? * 每天10点15分触发

0 15 10 * * ? 2017 2017年每天10点15分触发

0 * 14 * * ? 每天下午的 2点到2点59分每分触发

0 0/5 14 * * ? 每天下午的 2点到2点59分(整点开始，每隔5分触发)

0 0/5 14,18 * * ? 每天下午的 2点到2点59分、18点到18点59分(整点开始，每隔5分触发)

0 0-5 14 * * ? 每天下午的 2点到2点05分每分触发

0 15 10 ? * 6L 每月最后一周的星期五的10点15分触发

0 15 10 ? * 6#3 每月的第三周的星期五开始触发

我们可以通过一些Cron在线工具非常方便的生成，比如http://www.pppet.net/等。

Spring和Quartz的整合

实际上，Quartz和Spring结合是很方便的，无非就是进行一些配置。大概基于2种方式：

第一，普通的类，普通的方法，直接在配置中指定（MethodInvokingJobDetailFactoryBean）。

第二，需要继承QuartzJobBean，复写指定方法（executeInternal）即可。

然后，就是一些触发器、调度器的配置了，这里不再展开介绍了，只要弄懂了原生的Quartz的使用，那么和Spring的结合使用就会很简单。

好了，到这里，定时任务调度就结束了，周末愉快！

2017-09-24 张丰哲