一文搞懂如何实现Java,Spring动态启停定时任务

目录
  • 为什么需要定时任务
  • Java定时任务的原理
    • Timer+TimerTask
    • ScheduledThreadPoolExecutor
    • Timer VS ScheduledThreadPoolExecutor
  • Spring定时任务
    • @Scheduled定时任务原理(源码)

为什么需要定时任务

定时任务的应用场景十分广泛,如定时清理文件、定时生成报表、定时数据同步备份等。

Java定时任务的原理

jdk自带的库中,有两种技术可以实现定时任务,一种是Timer,另一种是ScheduledThreadPoolExecutor

Timer+TimerTask

Timer是一个线程,控制执行TimerTask所需要执行的内容

public class Timer {
    /**
     * The timer task queue.  This data structure is shared with the timer
     * thread.  The timer produces tasks, via its various schedule calls,
     * and the timer thread consumes, executing timer tasks as appropriate,
     * and removing them from the queue when they're obsolete.
     */
    private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
    /**
     * The timer thread.
     */
    private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);
    。。。。。。
}

其中,需要注意,Timer类有几个方法创建不同的线程执行:

延时执行

//其中的delay是延时时间,表示多少毫秒后执行一次task
public void schedule(TimerTask task, long delay) {
    if (delay < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
    sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, 0);
}

指定时间点执行

//到达指定时间time的时候执行一次task
public void schedule(TimerTask task, Date time) {
    sched(task, time.getTime(), 0);
}

延时周期执行

//经过delay毫秒后按每period毫秒执行一次的周期执行task
public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) {
    if (delay < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Negative delay.");
    if (period <= 0)
        throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
    sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, -period);
}

指定时间点后周期执行

//到达指定时间firstTime之后按照每period毫秒执行一次的周期执行task
public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) {
    if (period <= 0)
        throw new IllegalArgumentException("Non-positive period.");
    sched(task, firstTime.getTime(), -period);
}

TimerTask是一个实现了Runable接口的类,所以能够放到线程去执行:

public abstract class TimerTask implements Runnable {
    /**
     * This object is used to control access to the TimerTask internals.
     */
    final Object lock = new Object();

    。。。。。。
}

示例:

public class JavaTimerJob {
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        Task task = new Task();
        //当前时间开始,每1秒执行一次
        timer.schedule(task, new Date(),1000);
    }
 }
class Task extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(new Date()+":  This is my job...");
    }
}

执行结果:

Tue May 30 13:45:47 CST 2022:  This is my job...
Tue May 30 13:45:48 CST 2022:  This is my job...
Tue May 30 13:45:49 CST 2022:  This is my job...
Tue May 30 13:45:50 CST 2022:  This is my job...
。。。。

弊端:Timer是单线程的,一旦定时任务中某一过程时刻抛出异常,将会导致整体线程停止,定时任务停止。

ScheduledThreadPoolExecutor

继承了ThreadPoolExecutor,,是一个基于线程池的调度器 通过实现ScheduledExecutorService接口方法去实现任务调度,主要方法如下:

延时执行

//command是待执行的线程,delay表示延时时长,unit代表时间单位
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                   long delay,
                                   TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    RunnableScheduledFuture<?> t = decorateTask(command,
        new ScheduledFutureTask<Void>(command, null,
                                      triggerTime(delay, unit)));
    delayedExecute(t);
    return t;
}

延时周期执行

//command是待执行的线程,initialDelay表示延时时长,period代表执行间隔时长,unit代表时间单位
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                              long initialDelay,
                                              long period,
                                              TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    if (period <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    ScheduledFutureTask<Void> sft =
        new ScheduledFutureTask<Void>(command,
                                      null,
                                      triggerTime(initialDelay, unit),
                                      unit.toNanos(period));
    RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
    sft.outerTask = t;
    delayedExecute(t);
    return t;
}

每段延时间隔执行

//command是待执行的线程,initialDelay表示延时时长,delay代表每次执行线程前的延时时长,unit代表时间单位
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
                                                 long initialDelay,
                                                 long delay,
                                                 TimeUnit unit) {
    if (command == null || unit == null)
        throw new NullPointerException();
    if (delay <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    ScheduledFutureTask<Void> sft =
        new ScheduledFutureTask<Void>(command,
                                      null,
                                      triggerTime(initialDelay, unit),
                                      unit.toNanos(-delay));
    RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
    sft.outerTask = t;
    delayedExecute(t);
    return t;
}

示例:

public class JavaScheduledThreadPoolExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(8);
        //延时1秒后开始执行,每3秒执行一次
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(new Date()+": This is my job...");
            }
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

执行结果:

Tue May 30 15:05:16 CST 2022: This is my job...
Tue May 30 15:05:19 CST 2022: This is my job...
Tue May 30 15:05:22 CST 2022: This is my job...
Tue May 30 15:05:25 CST 2022: This is my job...
。。。。。

Timer VS ScheduledThreadPoolExecutor

Timer

  • 是单线程,如果开启多个线程服务,将会出现竞争,一旦出现异常,线程停止,定时任务停止;
  • 兼容性更高,jdk1.3后使用

ScheduledThreadPoolExecutor

  • 基于线程池实现多线程,且自动调整线程数,线程出错并不会影响整体定时任务执行。
  • 在jdk1.5后可使用

Spring定时任务

Spring原生定时任务主要依靠@Scheduled注解实现:

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Repeatable(Schedules.class)
public @interface Scheduled {
   String CRON_DISABLED = "-";
   String cron() default "";  //类似于corn表达式,可以指定定时任务执行的延迟及周期规则

   String zone() default "";  //指明解析cron表达式的时区。
   long fixedDelay() default -1;  //在最后一次调用结束和下一次调用开始之间以固定周期(以毫秒为单位)执行带注解的方法。(要等待上次任务完成后)
   String fixedDelayString() default "";  //同上面作用一样,只是String类型
   long fixedRate() default -1;  //在调用之间以固定的周期(以毫秒为单位)执行带注解的方法。(不需要等待上次任务完成)

   String fixedRateString() default "";  //同上面作用一样,只是String类型
   long initialDelay() default -1;  //第一次执行fixedRate()或fixedDelay()任务之前延迟的毫秒数 。
   String initialDelayString() default "";  //同上面作用一样,只是String类型
}

Spring静态定时任务示例:

@Slf4j
@Component
public class TestJob {
   //每40秒执行一次
    @Scheduled(cron = "0/40 * * * * ?")
    public void logJob(){
        if(log.isDebugEnabled()){
            log.debug("现在是:{}",LocalDateTime.now());
        }
    }
}

执行结果:

现在是:2022-05-30T16:03:40.006
现在是:2022-05-30T16:04
现在是:2022-05-30T16:04:40.003

@Scheduled定时任务原理(源码)

①项目启动扫描带有注解@Scheduled的所有方法信息由ScheduledAnnotationBeanPostProcessorpostProcessAfterInitialization方法实现功能:

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {

   if (bean instanceof AopInfrastructureBean || bean instanceof TaskScheduler ||
         bean instanceof ScheduledExecutorService) {
      // Ignore AOP infrastructure such as scoped proxies.
      return bean;
   }
   Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(bean);
   if (!this.nonAnnotatedClasses.contains(targetClass)) {
       //获取定时任务的方法
      Map<Method, Set<Scheduled>> annotatedMethods = MethodIntrospector.selectMethods(targetClass,
            (MethodIntrospector.MetadataLookup<Set<Scheduled>>) method -> {
               Set<Scheduled> scheduledMethods = AnnotatedElementUtils.getMergedRepeatableAnnotations(
                     method, Scheduled.class, Schedules.class);
               return (!scheduledMethods.isEmpty() ? scheduledMethods : null);
            });
      if (annotatedMethods.isEmpty()) {
         this.nonAnnotatedClasses.add(targetClass);
         if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("No @Scheduled annotations found on bean class: " + targetClass);
         }
      }
      else {
         // Non-empty set of methods
         annotatedMethods.forEach((method, scheduledMethods) ->
               //调用processScheduled方法将定时任务方法存放到任务队列中
               scheduledMethods.forEach(scheduled -> processScheduled(scheduled, method, bean)));
         if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace(annotatedMethods.size() + " @Scheduled methods processed on bean '" + beanName +
                  "': " + annotatedMethods);
         }
      }
   }
   return bean;
}

②调用processScheduled方法将定时任务方法存放到任务队列中

protected void processScheduled(Scheduled scheduled, Method method, Object bean) {
   try {
       //创建任务线程
      Runnable runnable = createRunnable(bean, method);
      boolean processedSchedule = false;
      String errorMessage =
            "Exactly one of the 'cron', 'fixedDelay(String)', or 'fixedRate(String)' attributes is required";
      Set<ScheduledTask> tasks = new LinkedHashSet<>(4);
      //解析任务执行初始延迟
      long initialDelay = scheduled.initialDelay();
      String initialDelayString = scheduled.initialDelayString();
      if (StringUtils.hasText(initialDelayString)) {
         Assert.isTrue(initialDelay < 0, "Specify 'initialDelay' or 'initialDelayString', not both");
         if (this.embeddedValueResolver != null) {
            initialDelayString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(initialDelayString);
         }
         if (StringUtils.hasLength(initialDelayString)) {
            try {
               initialDelay = parseDelayAsLong(initialDelayString);
            }
            catch (RuntimeException ex) {
               throw new IllegalArgumentException(
                     "Invalid initialDelayString value \"" + initialDelayString + "\" - cannot parse into long");
            }
         }
      }
      //解析cron表达式
      String cron = scheduled.cron();
      if (StringUtils.hasText(cron)) {
         String zone = scheduled.zone();
         if (this.embeddedValueResolver != null) {
            cron = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(cron);
            zone = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(zone);
         }
         if (StringUtils.hasLength(cron)) {
            Assert.isTrue(initialDelay == -1, "'initialDelay' not supported for cron triggers");
            processedSchedule = true;
            if (!Scheduled.CRON_DISABLED.equals(cron)) {
               TimeZone timeZone;
               if (StringUtils.hasText(zone)) {
                  timeZone = StringUtils.parseTimeZoneString(zone);
               }
               else {
                  timeZone = TimeZone.getDefault();
               }
               tasks.add(this.registrar.scheduleCronTask(new CronTask(runnable, new CronTrigger(cron, timeZone))));
            }
         }
      }
      // At this point we don't need to differentiate between initial delay set or not anymore
      if (initialDelay < 0) {
         initialDelay = 0;
      }
      //解析fixedDelay参数
      long fixedDelay = scheduled.fixedDelay();
      if (fixedDelay >= 0) {
         Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
         processedSchedule = true;

         //存放任务到任务队列中
         tasks.add(this.registrar.scheduleFixedDelayTask(new FixedDelayTask(runnable, fixedDelay, initialDelay)));
      }

      String fixedDelayString = scheduled.fixedDelayString();
      if (StringUtils.hasText(fixedDelayString)) {
         if (this.embeddedValueResolver != null) {
            fixedDelayString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(fixedDelayString);
         }
         if (StringUtils.hasLength(fixedDelayString)) {
            Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
            processedSchedule = true;
            try {
               fixedDelay = parseDelayAsLong(fixedDelayString);
            }
            catch (RuntimeException ex) {
               throw new IllegalArgumentException(
                     "Invalid fixedDelayString value \"" + fixedDelayString + "\" - cannot parse into long");
            }
            tasks.add(this.registrar.scheduleFixedDelayTask(new FixedDelayTask(runnable, fixedDelay, initialDelay)));
         }
      }
      //解析fixedRate参数
      long fixedRate = scheduled.fixedRate();
      if (fixedRate >= 0) {
         Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
         processedSchedule = true;
         tasks.add(this.registrar.scheduleFixedRateTask(new FixedRateTask(runnable, fixedRate, initialDelay)));
      }
      String fixedRateString = scheduled.fixedRateString();
      if (StringUtils.hasText(fixedRateString)) {
         if (this.embeddedValueResolver != null) {
            fixedRateString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(fixedRateString);
         }
         if (StringUtils.hasLength(fixedRateString)) {
            Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
            processedSchedule = true;
            try {
               fixedRate = parseDelayAsLong(fixedRateString);
            }
            catch (RuntimeException ex) {
               throw new IllegalArgumentException(
                     "Invalid fixedRateString value \"" + fixedRateString + "\" - cannot parse into long");
            }
            tasks.add(this.registrar.scheduleFixedRateTask(new FixedRateTask(runnable, fixedRate, initialDelay)));
         }
      }
      // 断言检查
      Assert.isTrue(processedSchedule, errorMessage);
      //并发控制将任务队列存入注册任务列表
      synchronized (this.scheduledTasks) {
         Set<ScheduledTask> regTasks = this.scheduledTasks.computeIfAbsent(bean, key -> new LinkedHashSet<>(4));
         regTasks.addAll(tasks);
      }
   }
   catch (IllegalArgumentException ex) {
      throw new IllegalStateException(
            "Encountered invalid @Scheduled method '" + method.getName() + "': " + ex.getMessage());
   }
}

③将任务解析并添加到任务队列后,交由ScheduledTaskRegistrar类的scheduleTasks方法添加(注册)定时任务到环境中:

protected void scheduleTasks() {
   if (this.taskScheduler == null) {
       //获取ScheduledExecutorService对象,实际上都是使用ScheduledThreadPoolExecutor执行定时任务调度
      this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
      this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
   }
   if (this.triggerTasks != null) {
      for (TriggerTask task : this.triggerTasks) {
         addScheduledTask(scheduleTriggerTask(task));
      }
   }
   if (this.cronTasks != null) {
      for (CronTask task : this.cronTasks) {
         addScheduledTask(scheduleCronTask(task));
      }
   }
   if (this.fixedRateTasks != null) {
      for (IntervalTask task : this.fixedRateTasks) {
         addScheduledTask(scheduleFixedRateTask(task));
      }
   }
   if (this.fixedDelayTasks != null) {
      for (IntervalTask task : this.fixedDelayTasks) {
         addScheduledTask(scheduleFixedDelayTask(task));
      }
   }
}
private void addScheduledTask(@Nullable ScheduledTask task) {
   if (task != null) {
      this.scheduledTasks.add(task);
   }
}

由上述源码可以看出,Spring原生定时任务的大概步骤如下:

1.扫描带@Scheduled注解的类和方法(ScheduledAnnotationBeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization(........))

2.将定时任务解析完成后加入任务队列(ScheduledAnnotationBeanPostProcessor.processScheduled(........))

3.将定时任务注册到当前运行环境,等待执行(ScheduledTaskRegistrar.scheduleTasks(.......)) 且@Scheduled的底层调度实现是ScheduledThreadPoolExecutor

以上就是一文搞懂如何实现Java,Spring动态启停定时任务的详细内容,更多关于Java Spring启停定时任务的资料请关注我们其它相关文章!

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    Java语言提供了很多修饰符,主要分为以下两类: 访问修饰符 非访问修饰符 修饰符用来定义类.方法或者变量,通常放在语句的最前端.我们通过下面的例子来说明: public class ClassName { // ... } private boolean myFlag; static final double weeks = 9.5; protected static final int BOXWIDTH = 42; public static void main(String[] argum

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    Java 枚举是一个特殊的类,一般表示一组常量,比如一年的 4 个季节,一个年的 12 个月份,一个星期的 7 天,方向有东南西北等. Java 枚举类使用 enum 关键字来定义,各个常量使用逗号 , 来分割. 例如定义一个颜色的枚举类. enum Color { RED, GREEN, BLUE; } 以上枚举类 Color 颜色常量有 RED, GREEN, BLUE,分别表示红色,绿色,蓝色. 使用实例: enum Color { RED, GREEN, BLUE; } public c

  • 一文搞懂Java中的反射机制

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  • 一文搞懂Java的SPI机制(推荐)

    目录 1 简介 缺点 源码 使用 适用场景 插件扩展 案例 1 简介 SPI,Service Provider Interface,一种服务发现机制. 有了SPI,即可实现服务接口与服务实现的解耦: 服务提供者(如 springboot starter)提供出 SPI 接口.身为服务提供者,在你无法形成绝对规范强制时,适度"放权" 比较明智,适当让客户端去自定义实现 客户端(普通的 springboot 项目)即可通过本地注册的形式,将实现类注册到服务端,轻松实现可插拔 缺点 不能按需

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    目录 概述 Singleton prototype request session application 概述 scope用来声明容器中的对象所应该处的限定场景或者说该对象的存活时间,即容器在对象进入其 相应的scope之前,生成并装配这些对象,在该对象不再处于这些scope的限定之后,容器通常会销毁这些对象. Spring容器bean的作用域类型: singleton:Spring IoC 容器的单个对象实例作用域都默认为singleton prototype:针对声明为拥有prototyp

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