我重構定時任務服務時，運用的那些編程思想

在重構一個老項目的一個定時任務服務的過程中，我想到了幾個有趣的點子，整個服務的骨架就是借鑒這幾個點子搭建的。

定時任務服務改造的幾個階段

一開始想做的，只是能讓定時任務實現可頁面配置，可隨時修改配置隨時生效。配置指的是配置cron表達式，定義任務的執行時機。但由于后期的種種問題，不得不對定時任務服務進行再次改造，所以，定時任務服務經歷了三個階段。

第一個階段：
目的：定時任務做成可配置。
缺點：發現定時任務都很耗內存，且由于執行時間過長，通常幾分鐘的都有，這樣就會有任務碰撞到一起執行的情況，至少CPU長期百分百使用狀態。比如報表統計類任務，大多定義在每個小時的前10分鐘內完成。

第二個階段：
目的：減少內存和降低CPU的使用率。
方案：將定時任務串行化執行，由一個單一線程的線程池去執行。
缺點：將任務串行化執行后，會有風險。比如因某個卡住了，導致后面的任務都得不到執行。

第三階段：
目的：解決串行化執行的弊端。
方案：引入監視器。如果有任務從提交到執行，時間超過15分鐘還未完成，就直接中斷線程，讓下個任務能夠得以執行，并發送郵件通知便于排查原因。

每個階段借鑒的思想

1、引導器

之前學匯編的時候知道操作系統有個引導器的存在，就是在系統盤的某個開始位置，由主板上的程序加載執行，系統再由引導器啟動。定時任務也應該有一個啟動器來初始化配置并提交到調度線程池，所以我借鑒了系統引導器的設計。

要求所有定時任務都實現定時任務接口TimeTaskPlayer。因為調度線程池要求submit是一個Runnable，所以定時任務接口要繼承Runnable接口，由 run 方法調用子類實現的startPlayer方法。至于為什么不讓子類(定時任務)直接實現run方法，后面會有用處。

定義引導器接口

實現定時任務啟動引導器

在Spring boot初始完成后，調用引導器初始化服務

當然，優雅退出肯定也不能少呀，其實可以直接使用spring的優雅退出的，都是使用的同一個原理，注冊jvm鉤子。

提供一個所有任務的ScheduleFuture的持有者，提供停止所有任務的方法，用于更新配置后取消所有定時任務，由引導器重新啟動。即更新配置后重啟所有定時任務。

任務的Cron表達式配置管理類，提供reloadCronFromDB方法給接口調用更新任務的cron表達式緩存。這里的注釋有改動，存的不是完整類名，而且去掉包名后的類名，同時Bean的name(spring管理)也是去掉包名后的類名，首字母大寫。

三個方法很好理解，一個是根據定時任務的Class獲取cron表達式，如果緩存沒有，則從數據庫加載。第二個是獲取定時任務的狀態，用于控制是否啟用這個定時任務。

當然，還有使用Aop添加任務執行異常郵件通知，這里就不貼了。

2、插件

如何將定時任務控制串行執行，且不改動現有代碼呢，如果改動太大就相當于重構了。這時候我想到了插件。插件我們常常用到，比如idea就有很多插件，再與我們貼近點的就是Mybatis的分頁插件。插件，無外呼就是在某些任務開始之前插入埋點代碼，其實也是AOP編程思想。所以我借鑒了插件這一思想，來實現不修改現有代碼的情況下將定時任務串行執行。這里使用了觀察者模式。

觀察者模式：抽象觀察者

觀察者模式：抽象主題

觀察者模式：具體的定時任務事件執行者，即觀察者。這里包含了監聽器的內容，就是將事件轉為任務放入單線程的線程池后，拿到Future，交給監聽器監控任務的執行狀態。

觀察者模式：具體的事件主題，接收事件并通知對該事件感興趣的觀察者。

那么，何時發布的事件呢？就是定時任務到執行時間的時候。文章開頭就埋下了一個點，就是定時任務接口TimedTaskPlayer為何不讓子類直接實現run方法，為的就是可以在不改任務代碼的情況下，實現讓定時任務改為串行執行。

修改后的TimedTaskPlayer接口如下圖，注意看run方法，神不知鬼不覺的就能將任務的執行權轉交出去。定時任務就只是一個任務的執行時間節點的掌控者，不再是任務執行的掌控者，簡簡單單的就被抽空了身體。

3、監視器

如何杜絕串行任務因單個任務阻塞導致服務崩潰呢？當我們使用idea編碼的時候，因打開的軟件太多，就會導致系統變卡，但是我們可以通過系統進程監視器看到idea卡住了，我們可以選擇手動殺掉重啟。

所以，我想我的定時任務系統也能有這樣的功能。加入監視器，在任務提交到單線程線程池時，也將返回的Future提交到監視隊列，由監視器線程輪詢隊列中任務的執行情況，發現超時未執行完的任務直接中斷執行，否則將任務放入監視隊列末尾。這里的超時目前我只能拿任務的提交時間和當前時間計算。

變種的設計模式之策略模式

定時任務模塊中還有一個消息訂閱消費的小模塊，當然這與定時任務沒有關系。這里我用到了一種設置模式，叫條件執行器。啥？正如過濾器與攔截器是責任鏈的一種變種一樣，條件執行器也是策略模式的一種變種，當然條件執行器是我亂叫的。

為啥叫條件執行器，在使用switch分支語句的時候，我們可以定義case1、2、3執行某個邏輯，case4執行某個邏輯。一樣的，一條消息可能會有很多條件執行器感興趣，也可能沒有任何條件執行器感興趣，也可能只有一個條件執行器感興趣。與switch很像，所以我叫它條件執行器。當然，這類消息屬于通知類消息，無論消費成功或失敗，都不會再有第二次消費。

總結

定時任務串行化執行有風險，但卻是為了能在4g內存的機器上跑起來。但是，如果出現有任務把線程堵住的情況，那就是代碼有問題，如果是代碼的問題，即便是多線程，風險一樣存在，甚至更高。為何這個說，假如一個任務3分鐘執行一次，結果每次都把線程堵住，要么把內存玩爆，要么把線程池隊列阻塞滿，最后還不是一樣的下場。

當然，并非所有業務場景都適用，如果對定時任務要求及時的，就不能這么用，比如我一定要讓這個任務0點0分執行。或者當任務越來越多的時候，比如有上百個，上百個任務串行執行想下什么后果。