本文主要是对定时任务进行一个大致的了解,关于定时任务的详细使用细节,这个后面会进一步学习。通过本文你将了解定时任务是什么?Java中常见的实现定时任务的方式有哪些,以及常见的成熟的第三方定时任务框架有哪些
什么的定时任务?
定时任务是一种自动化执行特定操作的方式,可以根据预定的时间、日期或间隔周期性地执行某些任务。
在平常的生活中,大家肯定是有设置闹钟的习惯,我们需要通过闹钟来提醒我们到这个时刻,我们应该做指定的事情。同样的在编程当中,我们很多时候也是需要实现这样的操作的,到达指定的时刻,我们想要我们的程序去执行某一个事情,比如:指定时间发送邮箱、指定时间发送生日祝福……
以上的种种到达指定时间做指定事情,就是定时任务
定时任务的作用?
在Java中,常见的可以实现定时的方式有如下几种
Thread
、Runnable
、Callable
等线程类都可以实现定时任务Timer/TimerTask
:Java提供了java.util.Timer
和java.util.TimerTask
类,可以用于创建定时任务。通过创建一个Timer
对象,并调用其schedule()
方法,可以指定任务的执行时间和执行间隔。然后,创建一个继承自TimerTask
的子类,实现具体的任务逻辑,并在run()
方法中定义需要执行的代码。最后,将该任务对象通过Timer
的schedule()
方法进行调度即可。ScheduledExecutorService
:Java提供了java.util.concurrent.ScheduledExecutorService
接口,可以用于创建定时任务。通过调用ScheduledExecutorService
的scheduleAtFixedRate()
或scheduleWithFixedDelay()
方法,可以指定任务的执行时间和执行间隔。然后,创建一个实现了Runnable
接口的类,实现具体的任务逻辑,并在run()
方法中定义需要执行的代码。最后,将该任务对象提交给ScheduledExecutorService
进行调度即可。@Scheduled
注解:这个是Spring框架所提供的,通过在方法上添加@Scheduled
注解,并设置相应的时间表达式,就可以让方法按照指定的时间间隔自动执行。这个了解即可,我也没有做过多介绍,在实际的生产中基本上不会使用这种方式的,使用的最多的还是后面那几种
Thread
类实现定时任务
class MyTimerTask extends Thread{
/**
* 每隔一秒钟执行一次
*/
@Override
public void run() {
while (true) {
// 执行定时任务的逻辑
System.out.println("执行定时任务");
try {
// 休眠指定时间
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyTimerTask());
thread.start();
}
}
Runnable
接口实现定时任务
class MyTimerTask implements Runnable{
/**
* 每隔一秒钟执行一次
*/
@Override
public void run() {
while (true) {
// 执行定时任务的逻辑
System.out.println("执行定时任务");
try {
// 休眠指定时间
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyTimerTask());
thread.start();
}
}
Callable
接口实现定时任务
class MyTimerTask implements Callable<Object> {
/**
* 每隔一秒钟执行一次
*/
@Override
public Object call() throws Exception {
while (true) {
// 执行定时任务的逻辑
System.out.println("执行定时任务");
try {
// 休眠指定时间
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
FutureTask<Object> timerTask = new FutureTask<>(new MyTimerTask());
Thread thread = new Thread(timerTask);
thread.start();
}
}
Timer
类的常用方法
schedule(TimerTask task, Date time)
:在指定的时间执行任务。参数task
是要执行的任务,参数time
是任务的执行时间。schedule(TimerTask task, long delay)
:在指定的延迟时间后执行任务。参数task
是要执行的任务,参数delay
是任务的延迟时间(单位为毫秒)。schedule(TimerTask task, long delay, long period)
:在指定的延迟时间后开始执行任务,并按照指定的周期重复执行。参数task
是要执行的任务,参数delay
是任务的延迟时间(单位为毫秒),参数period
是任务的执行周期(单位为毫秒)。scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)
:在指定的延迟时间后开始执行任务,并以固定的速率重复执行。参数task
是要执行的任务,参数delay
是任务的延迟时间(单位为毫秒),参数period
是任务的执行周期(单位为毫秒)。该方法会尽量保持每次任务执行的时间间隔固定。cancel()
:取消所有已安排的任务。调用该方法后,Timer将不再接受新任务,并尝试终止当前正在执行的任务。Timer
的优缺点
Timer
中已经调度的任务会丢失schedule
和scheduleAtFixedRate
的区别
schedule
是固定延迟,更加侧重保持延迟间隔的固定性。每次都是以上一个任务的起始时间来判断时间间隔
// 延迟1s后开始执行任务,然后每隔2秒执行
timer.schedule(task, 1000, 2000);
1)第0~1秒,等待状态;
2)第1秒,第一个任务开始执行,执行耗时3秒;
3)计算第二个任务的预定执行时间:第一个任务的起始执行时间 + 任务执行周期两秒钟 = 1+2=3,所以第3秒是第二个任务的预定执行时间;
4)第4秒,第一个任务执行完毕,但是发现当前时间已经超过了第二个任务的预定执行时间,所以第二个任务立即执行,第二个任务的执行时间是1秒钟;
5)计算第三个任务的预定执行时间:第二个任务起始执行时间+任务执行周期两秒钟=4+2=6,所以第四个任务是预定在第6秒执行;
6)第5秒钟,第二个任务执行完毕,发现当前是第5秒,还未到第6秒,所以还需要等待1秒钟
scheduleAtFixedRate
是固定速率,更加侧重保持执行频率的稳定性。scheduleAtFixedRate当前任务到达规定时间一定执行,上一个未执行的任务会直接终止
简而言之:schedule的策略是错过了就错过了,后续按照新的节奏来走;scheduleAtFixedRate的策略是如果错过了,就努力追上原来的节奏
光说没用,我们用代码来测试一下:
class MyTimerTask extends TimerTask {
static int i = 0;
public void run() {
// 定时执行的任务逻辑
System.out.println(i+"执行定时任务开始,当前时间" + new Date());
if (i % 2 == 0) {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
System.out.println(i+"执行定时任务结束,当前时间" + new Date());
i++;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
TimerTask task = new MyTimerTask();
// 延迟0秒开始执行(也就是立即开始执行),每隔1秒执行一次
timer.schedule(task, 0, 1000);
}
}
可以看到,对于偶数,休眠3s,对于基数直接执行,间隔是1s
可以看到上述的过程是完全符合我之前画的那张图的,看到网上一些文章对这点存在误解,简单的认为所有的任务间隔都是固定的,所以说实践是检验真理的唯一标准
class MyTimerTask extends TimerTask {
public void run() {
// 定时执行的任务逻辑
System.out.println("执行定时任务");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
TimerTask task = new MyTimerTask();
// 延迟0秒开始执行(也就是立即开始执行),每隔1秒执行一次
timer.schedule(task, 0, 1000);
}
}
ScheduledExecutorService
类的常用方法
schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)
: 在指定的延迟时间后执行一次任务。schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit)
: 在指定的延迟时间后执行一次任务,并返回一个可获取结果的 Future
对象。scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
: 在初始延迟时间后开始执行任务,并以固定的时间间隔重复执行任务。scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)
: 在初始延迟时间后开始执行任务,并在每次任务完成后延迟指定的时间再执行下一次任务。submit(Callable task)
: 提交一个可获取结果的任务,并返回一个表示任务执行结果的 Future
对象。submit(Runnable task)
: 提交一个不返回结果的任务,并返回一个表示任务执行完成的 Future
对象。shutdown()
: 优雅地关闭 ScheduledExecutorService
,等待已提交的任务执行完毕。shutdownNow()
: 强制关闭 ScheduledExecutorService
,立即停止所有任务的执行。注意区分:
class MyTimerTask implements Runnable {
public void run() {
// 定时执行的任务逻辑
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行定时任务");
if (Thread.currentThread().getName().equals("pool-1-thread-1")) {
throw new RuntimeException("pool-1-thread-1 执行任务发生了异常");
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
Runnable timerTask = new MyTimerTask();
// 延迟0秒开始执行(也就是立即开始执行),每隔1秒执行一次
executor.scheduleAtFixedRate(timerTask, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
executor.scheduleAtFixedRate(timerTask, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
可以看到线程1在执行任务时,因为异常导致直接终止了,但是完全没有影响线程2继续执行任务
如果是Timer的话,就直接抛异常了
通过上面的Demo,我们可以看出来 ScheduledExecutorService 的任务中如果出现了异常,是压根对其它任务的执行没有一点影响的,但这也带来了一个比较大的弊端,抛出一个异常,一点信息都没有,我们完全丧失了对任务中是否有异常的一个感知能力,这个问题是会严重影响到我们定位问题,比如我们上线一个项目,这个项目的一个定时任务抛出了一个异常,导致大量定时任务的堆积,而我们无法通过日志定位到具体的异常,这就很烦人了
常见的解决措施有如下几种
方案一:try-catch
我们直接在任务中包一个大范围的 try-catch,管你是什么异常全都给你捕获🤣
方式二:ScheduledFuture
通过ScheduledFuture对象获取调度结果,这种方式也比较好
注意点:在使用scheduledFuture.get()
一定要避免线程阻塞,如果任务中没有returen,会导致任务线程阻塞,下面这张图的代码就发生了阻塞
class MyTimerTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 定时执行的任务逻辑
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行定时任务");
if (Thread.currentThread().getName().equals("pool-1-thread-1")) {
throw new RuntimeException("pool-1-thread-1 执行任务发生了异常");
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);
MyTimerTask timerTask = new MyTimerTask();
// 延迟0秒开始执行(也就是立即开始执行),每隔1秒执行一次
Future<?> future = executor.scheduleAtFixedRate(timerTask, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
executor.scheduleAtFixedRate(timerTask, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
// 检查任务是否执行完成
if (!future.isDone()) {
// 任务还未执行完成,可以选择等待一段时间或进行其他操作
System.out.println("任务还未执行完成");
}
try {
// 获取任务的结果
Object result = future.get();
// 这个不会输出,因为future.get()获取到了任务中的一个异常,直接跳到catch块中了
System.out.println("任务执行结果:" + result);
} catch (ExecutionException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyTimerTask implements Runnable {
public void run() {
// 定时执行的任务逻辑
System.out.println("执行定时任务");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
Runnable timerTask = new MyTimerTask();
// 延迟0秒开始执行(也就是立即开始执行),每隔1秒执行一次
executor.scheduleAtFixedRate(timerTask, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}
}
@Scheduled
注解属性介绍
cron()
:用于指定Cron表达式,表示任务的执行时间规则。例如0 0 * * * ?
表示每天的凌晨12点执行一次任务。zone()
:用于指定Cron表达式的时区,默认为空字符串。如果需要根据不同的时区执行任务,则可以设置该属性。fixedDelay()
和fixedDelayString()
:用于指定任务的固定延迟时间,即任务结束后等待多长时间再次执行。默认值为-1,表示不使用固定延迟。fixedRate()
和fixedRateString()
:用于指定任务的固定频率,即任务开始执行后多长时间再次执行。默认值为-1,表示不使用固定频率。initialDelay()
和initialDelayString()
:用于指定任务的初始延迟时间,即任务首次执行前等待多长时间。默认值为-1,表示立即执行。timeUnit()
:用于指定时间单位,可选值有TimeUnit.MILLISECONDS
(毫秒,默认值)、TimeUnit.SECONDS
(秒)、TimeUnit.MINUTES
(分钟)等fixedDelay
+ initialDelay
属性功能上就等价于 Timer 的schedule
方法了,
fixedRate
+initialDelay
属性功能上就等价于 Timer 的 scheduleAtFixedRate
方法了
可以在yaml文件中修改SpringTask的相关配置项
PS:我现在平常用SpringTask一般都是用来做数据同步的,基本上都是使用默认的配置项即可,没有进行过修改
spring.task.scheduling.pool.size
:指定任务调度线程池的大小。spring.task.scheduling.thread-name-prefix
:指定任务调度线程的名称前缀。spring.task.execution.thread-name-prefix
:指定异步任务执行线程的名称前缀。spring.task.execution.thread-pool.core-size
:指定异步任务执行线程池的核心线程数。spring.task.execution.thread-pool.max-size
:指定异步任务执行线程池的最大线程数。spring.task.scheduling.pool.await-termination-period
:指定在关闭容器时等待任务执行完成的最长时间。spring.task.scheduling.shutdown.await-termination
:指定是否等待所有任务执行完成后再关闭容器。spring.task.scheduling.annotation.enable
:指定是否启用基于注解的任务调度。spring.task.scheduling.configurer.ignore-scheduled-task-exceptions
:指定是否忽略调度任务的异常。@Component
class MyTimerTask{
/**
* 延迟1s后每隔5秒执行一次任务(timeUnit默认就是毫秒TimeUnit.MILLISECONDS)
*/
@Scheduled(fixedDelay = 5000, initialDelay = 1000, timeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS)
public void run() {
System.out.println("定时任务执行了");
}
}
@Component
class MyTimerTask{
/**
* 每分钟执行一次,没有延迟
*/
@Scheduled(fixedRate = 60 * 1000)
public void run() {
log.info("CycleDemo的run方法被执行了");
}
}
@Component
class MyTimerTask{
/**
*每隔5秒执行一次任务,没有延迟
*/
@Scheduled(cron = "0 0/5 * * * ?")
public void run() {
System.out.println("定时任务执行了");
}
}
前面所有的定时任务,无论是基于线程类,还是基于 JDK 自带的定时任务,还是基于Spring提供的Spring Task,都无法在分布式环境下使用,并且不支持持久化,一旦服务重启所有的定时任务都将发生丢失,所以我们需要使用到其它的第三方成熟的定时任务框架。当然由于文章字数有限,这里只是简单的介绍一些第三方成熟的定时任务框架,关于具体的详情,后续将进行进一步的学习,敬请期待吧(●ˇ∀ˇ●)
Quartz:是一个功能强大的开源作业调度框架,用于在Java应用程序中实现定时任务调度和作业调度。
XXL-Job:是一个轻量级分布式任务调度平台。特点是平台化,易部署,开发迅速、学习简单、轻量级、易扩展。由调度中心和执行器功能完成定时任务的执行。调度中心负责统一调度,执行器负责接收调度并执行。
Elastic-Job:是一个开源的分布式任务调度解决方案,它是基于Java的轻量级分布式调度框架
三者的比较
Quartz在功能和扩展性上非常强大,适用于复杂的任务调度需求。XXL-Job注重于任务管理和监控,并提供了可视化的操作界面。Elastic-Job轻量级且具备分布式任务调度和弹性扩缩容能力。
线程+休眠实现定时任务,是最简单实现定时任务的方式了,但这只是提供一种思路,实习开发中几乎不会使用
JDK自带的定时任务Timer和ScheduledExecutorService,我们需要了解两者的区别
Spring Task实现的定时任务是基于线程池,是多线程的,一旦发生异常,不会终止所有的任务;基于相对时间,不会受到系统时间的影响
分布式定时任务,一般是直接使用第三方成熟的定时任务框架,当然如果你公司资金充足可以选择开发定制化定时任务框架。选用开源的第三方成熟定时任务框架,好处在于功能完善、免费,代码质量也是有保障的
如果你当前系统比较小,或者说没那么在意可靠性,可以选用 JDK自带的定时任务或者是SpringTask,否则就选用分布式定时任务框架,轻量级就可以选用 XXL-Job,大型系统可以选用Quartz。
最后来一句“万金油”的话:具体场景具体分析,不能纸上谈兵,这些东西都是理论上的
参考资料