Spring Boot 整合 Spring Task 实现定时任务

沉默王二Java企业级开发Spring Boot约 2346 字大约 8 分钟

定时任务的应用场景其实蛮常见的：

  • 数据备份
  • 订单未支付则自动取消
  • 定时爬取数据
  • 定时推送信息
  • 定时发布文章
  • 定时生成报表
  • 等等（想不到其他场景了，就只能等等来凑，等等也算是一种定时的场景吧！）

Timer

JDK 1.3 就开始支持的一种定时任务的实现方式。内部通过 TaskQueue 的类来存放定时任务，用起来比较简单，但缺陷比较多，比如说一个 Timer 就会起一个线程，任务多了性能就非常差，再比如说如果执行任务期间某个 TimerTask 耗时比较久，就会影响其他任务的调度。

@Slf4j
public class TimerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                        Thread.currentThread().getName());
            }
        };
        log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                Thread.currentThread().getName());
        Timer timer = new Timer("TimerDemo");
        timer.schedule(task,1000L);
    }
}

代码跑起来后的日志如下所示：

13:11:45.268 [main] DEBUG top.springtask.TimerDemo - 当前时间2022-04-27 13:11:45线程名称main
13:11:46.280 [TimerDemo] DEBUG top.springtask.TimerDemo - 当前时间2022-04-27 13:11:46线程名称TimerDemo

ScheduledThreadPoolExecutor

JDK 1.5 开始提供的的定时任务，它继承了 ThreadPoolExecutor，实现了 ScheduledExecutorService 接口，所以支持并发场景下的任务执行。同时，优化了 Timer 的缺陷。不过，由于使用了队列来实现定时器，就有出入队列、调整堆等操作，所以定时不是非常非常准确（吹毛求疵）。

@Slf4j
public class ScheduledThreadPoolExecutorDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                        Thread.currentThread().getName());
            }
        };

        log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                Thread.currentThread().getName());
        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        executorService.scheduleAtFixedRate(task, 1000L,1000L, TimeUnit.MILLISECONDS);
        Thread.sleep(1000+1000*4);
        executorService.shutdown();
    }
}

输出结果如下所示：

14:43:41.740 [main] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:41线程名称main
14:43:42.752 [pool-1-thread-1] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:42线程名称pool-1-thread-1
14:43:43.748 [pool-1-thread-1] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:43线程名称pool-1-thread-1
14:43:44.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:44线程名称pool-1-thread-2
14:43:45.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:45线程名称pool-1-thread-2
14:43:46.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:46线程名称pool-1-thread-2

关于 Spring Task

Spring Task 是 Spring 提供的轻量级定时任务工具，也就意味着不需要再添加第三方依赖了，相比其他第三方类库更加方便易用。

好像关于 Spring Task，没有其他废话可说了，我们来直接上手。

第一步，新建配置类 SpringTaskConfig，并添加 @EnableScheduling注解开启 Spring Task。

@Configuration
@EnableScheduling
public class SpringTaskConfig {
}

当然了，也可以不新建这个配置类，直接在主类上添加 @EnableScheduling 注解。

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class CodingmoreSpringtaskApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CodingmoreSpringtaskApplication.class, args);
	}

}

第二步，新建定时任务类 CronTask，使用 @Scheduled 注解注册 Cron 表达式执行定时任务。

@Slf4j
@Component
public class CronTask {
    @Scheduled(cron = "0/1 * * ? * ?")
    public void cron() {
        log.info("定时执行，时间{}", DateUtil.now());
    }
}

启动服务器端，发现每隔一秒钟会打印一次日志，证明 Spring Task 的 cron 表达式形式已经起效了。

默认情况下，@Scheduled 创建的线程池大小为 1，如果想增加线程池大小的话，可以让 SpringTaskConfig 类实现 SchedulingConfigurer 接口，通过 setPoolSize 增加线程池大小。

@Configuration
@EnableScheduling
public class SpringTaskConfig implements SchedulingConfigurer {
    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
        ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();

        threadPoolTaskScheduler.setPoolSize(10);
        threadPoolTaskScheduler.setThreadNamePrefix("my-scheduled-task-pool-");
        threadPoolTaskScheduler.initialize();

        taskRegistrar.setTaskScheduler(threadPoolTaskScheduler);
    }
}

服务热部署完成后，会在控制台看到这样的信息：

可以确认自定义线程池大小已经生效了，有的任务用的是线程led-task-pool-3，有的是线程led-task-pool-7，跑时间长了，可以发现 led-task-pool-1 到 led-task-pool-10 的都有。

Spring Task 除了支持 Cron 表达式，还有 fixedRate（固定速率执行）、fixedDelay（固定延迟执行）、initialDelay（初始延迟）三种用法。

/**
 * fixedRate：固定速率执行。每5秒执行一次。
 */
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void reportCurrentTimeWithFixedRate() {
    log.info("Current Thread : {}", Thread.currentThread().getName());
    log.info("Fixed Rate Task : The time is now {}", DateUtil.now());
}

/**
 * fixedDelay：固定延迟执行。距离上一次调用成功后2秒才执。
 */
@Scheduled(fixedDelay = 2000)
public void reportCurrentTimeWithFixedDelay() {
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        log.info("Fixed Delay Task : The time is now {}",DateUtil.now());
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

/**
 * initialDelay:初始延迟。任务的第一次执行将延迟5秒，然后将以5秒的固定间隔执行。
 */
@Scheduled(initialDelay = 5000, fixedRate = 5000)
public void reportCurrentTimeWithInitialDelay() {
    log.info("Fixed Rate Task with Initial Delay : The time is now {}", DateUtil.now());
}

不过，fixedRate 有个坑，假如某个方法的定时器设定的固定速率是每5秒执行一次，这个方法现在要执行下面四个任务，四个任务的耗时是：6s、6s、 2s、 3s，任务会如何执行呢（单线程环境下）？

2022-04-27 15:25:52.400  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:25:52
2022-04-27 15:25:58.401  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:25:58
2022-04-27 15:26:00.407  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:26:00
2022-04-27 15:26:04.318  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:26:04

第一个任务开始的相对时间是第 0 秒，但由于执行了 6 秒，所以原来应该是第 5 秒执行的任务，延迟到第 6 秒才开始执行，第三个任务延迟了 12 秒，原本应该是第 10 秒执行，第三个任务没有延迟，正常 15 秒后执行。

假如我们使用 @EnableAsync 注解开启多线程环境的话，结果会怎么样呢？

2022-04-27 15:33:01.385  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:01
2022-04-27 15:33:07.390  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:07
2022-04-27 15:33:09.391  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:09
2022-04-27 15:33:13.295  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:13

关于 Cron 表达式

这里顺带普及一下 Cron 表达式，在定时任务中会经常会遇到。Cron 这个词来源于希腊语 chronos，原意也就是时间。

Cron 表达式是一个含有时间意义的字符串，以 5 个空格隔开，分成 6 个时间元素。举几个例子就一目了然了。

示例说明
0 15 10 ? * *每天上午10:15执行任务
0 0 10,14,16 * * ?每天10 点、14 点、16 点执行任务
0 0 12 ? * 3每个星期三中午 12 点执行任务
0 15 10 15 * ?每月 15 日上午 10 点 15 执行任务

Cron 的语法格式可以总结为：

Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek

每个时间元素的取值范围，以及可出现的特殊字符如下所示。

时间元素取值范围可出现的特殊字符
秒[0,59]*,-/
分钟[0,59]*,-/
小时[0,59]*,-/
日期[0,31]*,-/?LW
月份[1,12]*,-/
星期[1,7]*,-/?L#

特殊字符的含义和示例如下所示。

特殊字符含义示例
*所有可能的值很好理解，月域中为每个月，星期域中每个星期几
,枚举的值很好理解，小时域中 10,14,16，就表示这几个小时可选
-范围很好理解，分钟域中 10-19，就表示 10-19 分钟每隔一分钟执行一次
/指定数值的增量很好理解，分钟域中 0/15，就表示每隔 15 分钟执行一次
?不指定值很好理解，日期域指定了星期域就不能指定值，反之亦然，因为日期域和星期域属于冲突关系
L单词 Last 的首字母很好理解，日期域和星期域支持，表示月的最后一天或者星期的最后一天
W除周末以外的工作日很好理解，仅日期域支持
#每个月的第几个星期几很好理解，仅星期域支持，4#2表示某月的第二个星期四

小结

Spring Task 虽然用起来很方便，但用法过去简单，很多复杂的业务逻辑是没有办法实现的，比如说编程喵的定时发布文章功能，只用 Spring Task 是没办法的。

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