怎么在SpringBoot中實現并發定時任務

怎么在SpringBoot中實現并發定時任務？相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

1、單機部署模式

Timer：jdk中自帶的一個定時調度類，可以簡單的實現按某一頻度進行任務執行。提供的功能比較單一，無法實現復雜的調度任務。
ScheduledExecutorService：也是jdk自帶的一個基于線程池設計的定時任務類。其每個調度任務都會分配到線程池中的一個線程執行，所以其任務是并發執行的，互不影響。
Spring Task：Spring提供的一個任務調度工具，支持注解和配置文件形式，支持Cron表達式，使用簡單但功能強大。
Quartz：一款功能強大的任務調度器，可以實現較為復雜的調度功能，如每月一號執行、每天凌晨執行、每周五執行等等，還支持分布式調度，就是配置稍顯復雜。

2、分布式集群模式（不多介紹，簡單提一下）

問題：

1. I、如何解決定時任務的多次執行？

2. II、如何解決任務的單點問題，實現任務的故障轉移？

問題I的簡單思考：

1. 1、固定執行定時任務的機器（可以有效避免多次執行的情況 ，缺點就是單點故障問題）。

2. 2、借助Redis的過期機制和分布式鎖。

3. 3、借助mysql的鎖機制等。

成熟的解決方案：

1、Quartz：可以去看看這篇文章[Quartz分布式]( https://www.jb51.net/article/102869.htm)。
2、elastic-job：（https://github.com/elasticjob/elastic-job-lite）當當開發的彈性分布式任務調度系統，采用zookeeper實現分布式協調，實現任務高可用以及分片。
3、xxl-job:（https://github.com/xuxueli/xxl-job）是大眾點評員發布的分布式任務調度平臺，是一個輕量級分布式任務調度框架。
4、saturn:(https://github.com/vipshop/Saturn) 是唯品會提供一個分布式、容錯和高可用的作業調度服務框架。

二、SpringTask實現定時任務（這里是基于springboot）

1、簡單的定時任務實現

使用方式：

1. 使用@EnableScheduling注解開啟對定時任務的支持。

2. 使用@Scheduled 注解即可，基于corn、fixedRate、fixedDelay等一些定時策略來實現定時任務。

使用缺點：

1. 1、多個定時任務使用的是同一個調度線程，所以任務是阻塞執行的，執行效率不高。

2. 2、其次如果出現任務阻塞，導致一些場景的定時計算沒有實際意義，比如每天12點的一個計算任務被阻塞到1點去執行，會導致結果并非我們想要的。

使用優點：

1. 1、配置簡單

2. 2、適用于單個后臺線程執行周期任務，并且保證順序一致執行的場景   

 源碼分析：

//默認使用的調度器
if(this.taskScheduler == null) { 
 this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
 this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
}
//可以看到SingleThreadScheduledExecutor指定的核心線程為1，說白了就是單線程執行
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
 return new DelegatedScheduledExecutorService
 (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
//利用了DelayedWorkQueue延時隊列作為任務的存放隊列，這樣便可以實現任務延遲執行或者定時執行
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
 super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
  new DelayedWorkQueue());
}

2、實現并發的定時任務

使用方式：

方式一：由1中我們知道之所以定時任務是阻塞執行，是配置的線程池決定的，那就好辦了，換一個不就行了！直接上代碼：

@Configuration
 public class ScheduledConfig implements SchedulingConfigurer {

 @Autowired
 private TaskScheduler myThreadPoolTaskScheduler;

 @Override
 public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar scheduledTaskRegistrar) {
  //簡單粗暴的方式直接指定
  //scheduledTaskRegistrar.setScheduler(Executors.newScheduledThreadPool(5));
  //也可以自定義的線程池，方便線程的使用與維護，這里不多說了
  scheduledTaskRegistrar.setTaskScheduler(myThreadPoolTaskScheduler);
 }
 }

 @Bean(name = "myThreadPoolTaskScheduler")
 public TaskScheduler getMyThreadPoolTaskScheduler() {
 ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
 taskScheduler.setPoolSize(10);
 taskScheduler.setThreadNamePrefix("Haina-Scheduled-");
 taskScheduler.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
 //調度器shutdown被調用時等待當前被調度的任務完成
 taskScheduler.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
 //等待時長
 taskScheduler.setAwaitTerminationSeconds(60);
 return taskScheduler;
 }

方式二：方式一的本質改變了任務調度器默認使用的線程池，接下來這種是不改變調度器的默認線程池，而是把當前任務交給一個異步線程池去執行

首先使用@EnableAsync 啟用異步任務
然后在定時任務的方法加上@Async即可，默認使用的線程池為SimpleAsyncTaskExecutor（該線程池默認來一個任務創建一個線程，就會不斷創建大量線程，極有可能壓爆服務器內存。當然它有自己的限流機制，這里就不多說了，有興趣的自己翻翻源碼~）
項目中為了更好的控制線程的使用，我們可以自定義我們自己的線程池，使用方式@Async("myThreadPool")

廢話太多，直接上代碼：

 @Scheduled(fixedRate = 1000*10,initialDelay = 1000*20)
 @Async("myThreadPoolTaskExecutor")
 //@Async
 public void scheduledTest02(){
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->xxxxx--->"+Thread.currentThread().getId());
 }

 //自定義線程池
 @Bean(name = "myThreadPoolTaskExecutor")
 public TaskExecutor getMyThreadPoolTaskExecutor() {
  ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  taskExecutor.setCorePoolSize(20);
  taskExecutor.setMaxPoolSize(200);
  taskExecutor.setQueueCapacity(25);
  taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200);
  taskExecutor.setThreadNamePrefix("Haina-ThreadPool-");
  // 線程池對拒絕任務（無線程可用）的處理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默認為后者
  taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
  //調度器shutdown被調用時等待當前被調度的任務完成
  taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
  //等待時長
  taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
  taskExecutor.initialize();
  return taskExecutor;
 }

線程池的使用心得（后續有專門文章來探討）

java中提供了ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor，對應與spring中的ThreadPoolTaskExecutor和ThreadPoolTaskScheduler，但是在原有的基礎上增加了新的特性，在spring環境下更容易使用和控制。
使用自定義的線程池能夠避免一些默認線程池造成的內存溢出、阻塞等等問題，更貼合自己的服務特性
使用自定義的線程池便于對項目中線程的管理、維護以及監控。
即便在非spring環境下也不要使用java默認提供的那幾種線程池，坑很多，阿里代碼規約不說了嗎，得相信大廠！！！

三、動態定時任務的實現

問題：
使用@Scheduled注解來完成設置定時任務，但是有時候我們往往需要對周期性的時間的設置會做一些改變，或者要動態的啟停一個定時任務，那么這個時候使用此注解就不太方便了，原因在于這個注解中配置的cron表達式必須是常量，那么當我們修改定時參數的時候，就需要停止服務，重新部署。

解決辦法：

方式一：實現SchedulingConfigurer接口，重寫configureTasks方法，重新制定Trigger,核心方法就是addTriggerTask(Runnable task, Trigger trigger) ，不過需要注意的是，此種方式修改了配置值后，需要在下一次調度結束后，才會更新調度器，并不會在修改配置值時實時更新，實時更新需要在修改配置值時額外增加相關邏輯處理。

@Configuration
 public class ScheduledConfig implements SchedulingConfigurer {

 @Autowired
 private TaskScheduler myThreadPoolTaskScheduler;

 @Override
 public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar scheduledTaskRegistrar) {
  //scheduledTaskRegistrar.setScheduler(Executors.newScheduledThreadPool(5));
  scheduledTaskRegistrar.setTaskScheduler(myThreadPoolTaskScheduler);
  //可以實現動態調整定時任務的執行頻率
  scheduledTaskRegistrar.addTriggerTask(
    //1.添加任務內容(Runnable)
    () -> System.out.println("cccccccccccccccc--->" + Thread.currentThread().getId()),
    //2.設置執行周期(Trigger)
    triggerContext -> {
     //2.1 從數據庫動態獲取執行周期
     String cron = "0/2 * * * * ? ";
     //2.2 合法性校驗.
 //     if (StringUtils.isEmpty(cron)) {
 //      // Omitted Code ..
 //     }
      //2.3 返回執行周期(Date)
      return new CronTrigger(cron).nextExecutionTime(triggerContext);
     }
   );
 }
 }

方式二：使用threadPoolTaskScheduler類可實現動態添加刪除功能，當然也可實現執行頻率的調整

首先，我們要認識下這個調度類，它其實是對java中ScheduledThreadPoolExecutor的一個封裝改進后的產物，主要改進有以下幾點：

1. 1、提供默認配置，因為是ScheduledThreadPoolExecutor，所以只有poolSize這一個默認參數。

2. 2、支持自定義任務，通過傳入Trigger參數。

3. 3、對任務出錯處理進行優化，如果是重復性的任務，不拋出異常，通過日志記錄下來，不影響下次運行，如果是只執行一次的任務，將異常往上拋。

順便說下ThreadPoolTaskExecutor相對于ThreadPoolExecutor的改進點：

1. 1、提供默認配置，原生的ThreadPoolExecutor的除了ThreadFactory和RejectedExecutionHandler其他沒有默認配置

2. 2、實現AsyncListenableTaskExecutor接口，支持對FutureTask添加success和fail的回調，任務成功或失敗的時候回執行對應回調方法。

3. 3、因為是spring的工具類，所以拋出的RejectedExecutionException也會被轉換為spring框架的TaskRejectedException異常(這個無所謂)

4. 4、提供默認ThreadFactory實現，直接通過參數重載配置

扯了這么多，還是直接上代碼：

 @Component
 public class DynamicTimedTask {

  private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DynamicTimedTask.class);

  //利用創建好的調度類統一管理
  //@Autowired
  //@Qualifier("myThreadPoolTaskScheduler")
  //private ThreadPoolTaskScheduler myThreadPoolTaskScheduler;


  //接受任務的返回結果
  private ScheduledFuture<?> future;

  @Autowired
  private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;

  //實例化一個線程池任務調度類,可以使用自定義的ThreadPoolTaskScheduler
  @Bean
  public ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler() {
   ThreadPoolTaskScheduler executor = new ThreadPoolTaskScheduler();
   return new ThreadPoolTaskScheduler();
  }


  /**
  * 啟動定時任務
  * @return
  */
  public boolean startCron() {
   boolean flag = false;
   //從數據庫動態獲取執行周期
   String cron = "0/2 * * * * ? ";
   future = threadPoolTaskScheduler.schedule(new CheckModelFile(),cron);
   if (future!=null){
    flag = true;
    logger.info("定時check訓練模型文件,任務啟動成功！！！");
   }else {
    logger.info("定時check訓練模型文件,任務啟動失敗！！！");
   }
   return flag;
  }

  /**
  * 停止定時任務
  * @return
  */
  public boolean stopCron() {
   boolean flag = false;
   if (future != null) {
    boolean cancel = future.cancel(true);
    if (cancel){
     flag = true;
     logger.info("定時check訓練模型文件,任務停止成功！！！");
    }else {
     logger.info("定時check訓練模型文件,任務停止失敗！！！");
    }
   }else {
    flag = true;
    logger.info("定時check訓練模型文件，任務已經停止！！！");
   }
   return flag;
  }


  class CheckModelFile implements Runnable{

   @Override
   public void run() {
    //編寫你自己的業務邏輯 
    System.out.print("模型文件檢查完畢！！！")
   }
  }

 }

看完上述內容，你們掌握怎么在SpringBoot中實現并發定時任務的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！