第二十一章 ： Spring Boot 集成定时任务（一）

前言

本章知识点： 介绍使用Spring Boot内置的@Scheduled注解来实现定时任务-单线程和多线程；以及介绍Quartz定时任务调度框架：简单定时调度器（SimpleSchedule）和Cron表达式调度器（CronSchedule）来调度触发的定时任务。

Springboot 版本 2.3.2.RELEASE ，RabbitMQ 3.9.11，Erlang 24.2

场景

1. 系统维护：操作系统和各种软件通常需要定期进行更新和打补丁。通过定时任务，这些更新可以在预定时间自动进行，无需人工干预。
2. 文件同步：在多个设备或服务器之间同步文件时，可以使用定时任务来确保文件的一致性。例如，使用cron在Linux系统上定期同步文件夹。
3. 发送通知或警报：许多系统需要定期发送通知或警报，如系统状态报告，警报阈值越过通知等。这些可以通过定时任务来实现。
4. 数据抽取和加载：在大数据环境中，通常需要从不同的数据源抽取数据，并将其加载到数据仓库或分析系统中。定时任务可以定期执行这些操作。
5. 测试和监控：定期进行系统或应用的健康检查，性能测试等，以便及时发现问题并进行修复。
6. 日志清理：定期清理过期的日志文件，以防止磁盘空间被耗尽。
7. 网关定期同步：对于需要和远程系统进行同步的网关服务，定时任务可以帮助实现数据的定期更新。
8. 定期重新启动服务：某些服务可能需要定期重新启动以保持良好的性能。定时任务可以执行这个操作。
9. 定期更新统计信息：在各种系统中，统计信息的及时更新对于决策制定和性能优化都非常重要。定时任务可以帮助实现这个需求。

Spring Boot定时任务的方式

Spring Boot提供了两种实现定时任务的方式：

1） 一种是Spring Boot内置的注解方式，只需在类上增加@Scheduled即可实现；

2）另一种是基于Quartz实现，Quartz是目前完善的定时任务解决方案，适合处理复杂的应用场景。

@Scheduled定时任务

参数说明

1. value：指定计划任务的时间间隔。可以是固定时间间隔的字符串表示，例如"0 0/5 * * * ?"表示每5分钟执行一次。也可以是cron表达式，例如"0 0 12 * * ?"表示每天中午12点执行。
2. fixedRate：固定速率，表示任务以固定的时间间隔执行。如果设置了该参数，那么方法会在每隔一定时间间隔后执行一次。与value参数类似，参数值可以是固定的时间间隔字符串或cron表达式。
3. fixedDelay：固定延迟，表示任务在完成一次执行后，等待一定的延迟时间再执行下一次。与value参数类似，参数值可以是固定的时间间隔字符串或cron表达式。
4. initialDelay：初始延迟，表示任务在启动后需要等待一定的延迟时间才开始执行。参数值可以是固定的时间间隔字符串或cron表达式。
5. cron：cron表达式，用于指定任务的执行时间。可以精确到秒级别。例如，"0 0 12 * * ?"表示每天中午12点执行。
6. timezone：时区，用于指定任务的执行时间。该参数通常与cron表达式一起使用，以确定任务在特定时区中的执行时间。
7. threadName：线程名称，用于指定执行任务的线程名称。如果未设置该参数，则默认使用"ScheduledThreadExecutor"。
8. inheritable：是否可继承，表示是否允许子类继承该注解的设置。默认为false。
9. stateful：是否状态保持，表示是否在每次执行任务时都保持状态。默认为false。
10. jobName：任务名称，用于指定计划任务的名称。如果未设置该参数，则默认使用方法名称作为任务名称。
11. jobGroup：任务组，用于将相关的计划任务分组在一起执行。如果未设置该参数，则默认使用方法所属的类作为任务组。

代码示例

Spring Boot提供了内置的@Scheduled注解实现定时任务的功能。使用@Scheduled注解创建定时任务非常简单，只需几行代码即可完成。

注意：默认情况下，Spring Boot定时任务是单线程方式执行的。

如果同一时刻有两个定时任务需要执行，那么只能在一个定时任务完成之后再执行下一个。

如果只有一个定时任务，这样做肯定没问题；当定时任务增多时，如果一个任务被阻塞，则会导致其他任务无法正常执行。要解决这个问题，需要配置任务调度线程池。

单线程定时任务

1. 创建定时任务类

   首先创建SchedulerTask类，然后在任务方法上添加@Scheduled注解，@EnableScheduling开启定时任务,具体的代码如下：

   import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
   import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
   import org.springframework.stereotype.Component;import java.text.SimpleDateFormat;
   import java.util.Date;
   @EnableScheduling
   @Component
   @Slf4j
   public class SchedulerTask {@Scheduled(cron="*/10 * * * * ?")protected void taskCron(){SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");log.info("现在时间Scheduled1： {}" , dateFormat.format(new Date()));}
   }
   

2. 启动项目

   创建好SchedulerTask定时任务后启动项目，查看后台任务的运行情况，如图22-1所示。

   import org.springframework.boot.SpringApplication;
   import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication(scanBasePackages = "org.sea.example.day14.task")
   public class SpringbootDay14Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootDay14Application.class, args);}}
   

   

   ​ 图22-1　后台定时任务执行日志

   后台日志显示，SchedulerTask任务每隔10秒输出当前时间，说明定义的任务正在后台定时执行

多线程定时任务

1. 增加多线程配置类

   增加SchedulerConfig配置类，代码如下：

   import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
   import org.springframework.context.annotation.Bean;
   import org.springframework.context.annotation.Configuration;
   import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;import java.util.concurrent.Executor;
   @Configuration
   @Slf4j
   public class SchedulerConfig {@Beanpublic Executor asyncTaskScheduler() {ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();executor.setCorePoolSize(3);executor.setMaxPoolSize(10);executor.setQueueCapacity(3);executor.initialize();log.info("多线程配置类初始化");return executor;}
   }
   

   设置执行线程池为3，最大线程数为10。

2. SchedulerTask定时任务

   在类上增加@EnableAsync注解，在方法上增加@Async注解，使得后台任务能够异步执行，代码如下：

   mport lombok.extern.slf4j.Slf4j;
   import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
   import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
   import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
   import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
   import org.springframework.stereotype.Component;import java.text.SimpleDateFormat;
   import java.util.Date;@EnableAsync
   @EnableScheduling
   @Component
   @Slf4j
   public class SchedulerAsyncTask {@Async@Scheduled(cron="*/10 * * * * ?")protected void task1(){SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");log.info("现在时间Scheduled1： {}" , dateFormat.format(new Date()));}@Async@Scheduled(cron="*/10 * * * * ?")protected void task2(){SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");log.info("现在时间Scheduled2： {}" , dateFormat.format(new Date()));}@Async@Scheduled(cron="*/10 * * * * ?")protected void task3(){SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");log.info("现在时间Scheduled3： {}" , dateFormat.format(new Date()));}
   }
   

   ​ 在上面的示例中，定时任务类SechedulerTask增加了@EnableAsync注解，开启了异步事件支持。同时，在定时方法上增加@Async注解，使任务能够异步执行，这样各个后台任务就不会阻塞。

   3. 启动项目

      创建好SchedulerTask定时任务后启动项目，查看后台任务的运行情况，如图22-2所示。

      import org.springframework.boot.SpringApplication;
      import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication(scanBasePackages = "org.sea.example.day14.task2")
      public class SpringbootDay14Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootDay14Application.class, args);}}

      

      ​ 图22-2　后台定时任务执行日志

      通过后台日志可以看到，Spring Boot启动线程池负责调度执行后台任务，各个后台任务之间相对独立、互不影响。

Quartz

1、什么是Quartz？

Quartz是OpenSymphony开源组织在任务调度（Job Scheduling，也称为作业调度）领域下的开源项目，它是Java开发的开源任务调度管理系统，具有使用灵活、配置简单的特点，能够实现复杂应用场景下的任务调度管理。当定时任务愈加复杂时，使用Spring Boot注解@Scheduled已经不能满足业务需要。相比之下，Quartz灵活而又不失简单，能够创建简单或复杂的调度任务，其主要具有如下功能：

1）持久化：将任务和状态持久化到数据库。

2）任务管理：对调度任务进行有效的管理。

3）集群：借助关系数据库和JDBC任务存储支持集群。

2、 Quartz的基本概念

Quartz是一个由Java开发的开源框架，用于执行定时任务。以下是Quartz的一些基本概念：

1. Job：Job是一个接口，代表一个具体的任务。任务的具体逻辑在execute方法中实现。每次执行Job时，Quartz都会重新创建一个Job实例。
2. JobDetail：用于定义Job的实例。因为相同的任务逻辑可能会被多次执行，所以使用JobDetail来创建每个独立的Job实例，确保各个任务可以独立运行。
3. Trigger：Trigger是一个接口，用于定义执行给定Job的时间规则。主要有SimpleTrigger和CronTrigger这两个子接口。
4. Scheduler：Scheduler是一个接口，代表Quartz的独立运行容器，用于与调度程序交互。
5. JobBuilder：用于定义或构建JobDetail实例，帮助创建Job的实例。
6. TriggerBuilder：用于定义或构建Trigger实例。

Trigger和JobDetail可以注册到Scheduler中，两者在Scheduler中拥有各自的组和名称，组和名称是Scheduler查找、定位容器中某个对象的依据，Trigger的组和名称必须唯一，JobDetail的组和名称也必须唯一（但可以与Trigger的组和名称相同，因为它们是不同类型的）。Scheduler定义了多个接口方法，允许外部通过组和名称访问控制容器中的Trigger与JobDetail。

总而言之，Scheduler相当于一个容器，其中包含各种Job和Trigger，四者之间的关系如图22-3所示

​ 图22-3　四者之间的关系图

Quartz通过Scheduler触发Trigger规则实现任务的管理和调度。除此之外，Quartz还提供了TriggerBuilder和JobBuilder类来构建Trigger实例和Job实例。

Quartz主要有简单定时调度器（SimpleSchedule）和Cron表达式调度器（CronSchedule）来调度触发的定时任务。下面通过示例演示这两种调度器的用法。

简单定时调度器（SimpleSchedule）

1. 添加Quartz依赖

   在pom.xml中配置Quartz的依赖包spring-boot-starter-quartz，具体配置如下：

   		<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId></dependency>
   

2. 创建任务

   创建定时任务的实现类SimpleJob，并继承QuartzJobBean，示例代码如下：

   import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
   import org.quartz.JobExecutionContext;
   import org.quartz.JobExecutionException;
   import org.springframework.scheduling.quartz.QuartzJobBean;@Slf4j
   public class SimpleJob extends QuartzJobBean {private String name;public void setName(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected void executeInternal(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {log.info(String.format("Hello %s!", this.name));}
   }
   

3. 构建JobDetail、CronTrigger

   接下来构建JobDetail和Trigger实例。首先使用SimpleScheduleBuilder创建Scheduler实例，然后关联JobDetail和Trigger实例。示例代码如下：

   import org.quartz.*;
   import org.springframework.context.annotation.Bean;
   import org.springframework.context.annotation.Configuration;@Configuration
   public class SimpleScheduler {@Beanpublic JobDetail simpleJobDetail() {return JobBuilder.newJob(SimpleJob.class).withIdentity("simpleJobDetail").usingJobData("name", "test simpleJob").storeDurably().build();}@Beanpublic Trigger sampleJobTrigger() {SimpleScheduleBuilder scheduleBuilder = SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(10).repeatForever();return TriggerBuilder.newTrigger().forJob(simpleJobDetail()).withIdentity("sampleJobTrigger").withSchedule(scheduleBuilder).build();}
   }
   

4. 运行任务

   启动项目，验证任务是否能正常运行。如图22-4所示，

   import org.springframework.boot.SpringApplication;
   import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
   /**修改scanBasePackages */
   @SpringBootApplication(scanBasePackages = "org.sea.example.day14.job")
   public class SpringbootDay14Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootDay14Application.class, args);}}
   

   

   ​ 图22-4　简单任务运行日志

   SimpleJob后台任务成功运行，每隔10秒执行一次，这说明使用SimpleSchedule创建简单的定时任务运行成功。

Cron表达式调度器（CronSchedule）

1. 定义Job

   import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
   import org.quartz.JobExecutionContext;
   import org.quartz.JobExecutionException;
   import org.springframework.scheduling.quartz.QuartzJobBean;@Slf4j
   public class CronJob extends QuartzJobBean {private String name;public void setName(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected void executeInternal(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {log.info(String.format("Hello %s!", this.name));}
   }
   

2. 构建JobDetail、CronTrigger

   import org.quartz.*;
   import org.springframework.context.annotation.Bean;
   import org.springframework.context.annotation.Configuration;@Configuration
   public class CronScheduler {@Beanpublic JobDetail cronJobDetail() {return JobBuilder.newJob(CronJob.class).withIdentity("cronJobDetail").usingJobData("name", "test cronJob").storeDurably().build();}@Beanpublic Trigger cronJobTrigger() {CronScheduleBuilder scheduleBuilder = CronScheduleBuilder.cronSchedule("0/10 * * * * ?");return TriggerBuilder.newTrigger().forJob(cronJobDetail()).withIdentity("cronJobTrigger").withSchedule(scheduleBuilder).build();}
   }
   

3. 运行任务

   启动项目，验证任务是否能正常运行。如图22-5所示，

   import org.springframework.boot.SpringApplication;
   import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
   /**修改scanBasePackages */
   @SpringBootApplication(scanBasePackages = "org.sea.example.day14.job2")
   public class SpringbootDay14Application {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringbootDay14Application.class, args);}}
   

   

   ​ 图22-5　Cron定时任务运行日志

   CronJob后台任务成功运行，每隔10秒执行一次，这说明使用CronScheduleBuilder创建简单的定时任务运行成功。