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定时任务是每个业务常见的需求,比如每分钟扫描超时支付的订单,每小时清理一次数据库历史数据,每天统计前一天的数据并生成报表等等。
01
Java 中自带的解决方案
Cloud Native
1
使用 Timer
创建 java.util.TimerTask
任务,在 run 方法中实现业务逻辑。通过 java.util.Timer 进行调度,支持按照固定频率执行。所有的 TimerTask 是在同一个线程中串行执行,相互影响。也就是说,对于同一个 Timer 里的多个 TimerTask 任务,如果一个 TimerTask 任务在执行中,其它 TimerTask 即使到达执行的时间,也只能排队等待。如果有异常产生,线程将退出,整个定时任务就失败。
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class TestTimerTask {public static void main(String[] args) {
TimerTask timerTask = new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hell world");
}
};
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(timerTask, 10, 3000);
}}
复制代码
2
使用 ScheduledExecutorService
基于线程池设计的定时任务解决方案,每个调度任务都会分配到线程池中的一个线程去执行,解决 Timer 定时器无法并发执行的问题,支持 fixedRate 和 fixedDelay。
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TestTimerTask {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//按照固定频率执行,每隔5秒跑一次
ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello fixedRate");
}
}, 0, 5, TimeUnit.SECONDS);
//按照固定延时执行,上次执行完后隔3秒再跑
ses.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello fixedDelay");
}
}, 0, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}
复制代码
02
Spring 中自带的解决方案
Cloud Native
Springboot 中提供了一套轻量级的定时任务工具 Spring Task,通过注解可以很方便的配置,支持 cron 表达式、fixedRate、fixedDelay。
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {
/**
* 每分钟的第30秒跑一次
*/
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws InterruptedException {
System.out.println("hello cron");
}/**
* 每隔5秒跑一次
*/
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void task2() throws InterruptedException {
System.out.println("hello fixedRate");
}/**
* 上次跑完隔3秒再跑
*/
@Scheduled(fixedDelay = 3000)
public void task3() throws InterruptedException {
System.out.println("hello fixedDelay");
}
}
复制代码
Spring Task 相对于上面提到的两种解决方案,最大的优势就是支持 cron 表达式,可以处理按照标准时间固定周期执行的业务,比如每天几点几分执行。
03
业务幂等解决方案
Cloud Native
现在的应用基本都是分布式部署,所有机器的代码都是一样的,前面介绍的 Java 和 Spring 自带的解决方案,都是进程级别的,每台机器在同一时间点都会执行定时任务。这样会导致需要业务幂等的定时任务业务有问题,比如每月定时给用户推送消息,就会推送多次。
于是,很多应用很自然的就想到了使用分布式锁的解决方案。即每次定时任务执行之前,先去抢锁,抢到锁的执行任务,抢不到锁的不执行。怎么抢锁,又是五花八门,比如使用 DB、zookeeper、redis。
1
使用 DB 或者 Zookeeper 抢锁
使用 DB 或者 Zookeeper 抢锁的架构差不多,原理如下:
文章图片
定时时间到了,在回调方法里,先去抢锁。
抢到锁,则继续执行方法,没抢到锁直接返回。
执行完方法后,释放锁。
示例代码如下:
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {
/**
* 每分钟的第30秒跑一次
*/
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws Exception {
String lockName = "task1";
if (tryLock(lockName)) {
System.out.println("hello cron");
releaseLock(lockName);
} else {
return;
}
}private boolean tryLock(String lockName) {
//TODO
return true;
}private void releaseLock(String lockName) {
//TODO
}
}
复制代码
当前的这个设计,仔细一点的同学可以发现,其实还是有可能导致任务重复执行的。比如任务执行的非常快,A 这台机器抢到锁,执行完任务后很快就释放锁了。B 这台机器后抢锁,还是会抢到锁,再执行一遍任务。
2
使用 redis 抢锁
使用 redis 抢锁,其实架构上和 DB/zookeeper 差不多,不过 redis 抢锁支持过期时间,不用主动去释放锁,并且可以充分利用这个过期时间,解决任务执行过快释放锁导致任务重复执行的问题,架构如下:
文章图片
示例代码如下:
@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {
/**
* 每分钟的第30秒跑一次
*/
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws InterruptedException {
String lockName = "task1";
if (tryLock(lockName, 30)) {
System.out.println("hello cron");
releaseLock(lockName);
} else {
return;
}
}private boolean tryLock(String lockName, long expiredTime) {
//TODO
return true;
}private void releaseLock(String lockName) {
//TODO
}
}
复制代码
看到这里,可能又会有同学有问题,加一个过期时间是不是还是不够严谨,还是有可能任务重复执行?
——的确是的,如果有一台机器突然长时间的 fullgc,或者之前的任务还没处理完(Spring Task 和 ScheduledExecutorService 本质还是通过线程池处理任务),还是有可能隔了 30 秒再去调度任务的。
3
使用 Quartz
Quartz[1]是一套轻量级的任务调度框架,只需要定义了 Job(任务),Trigger(触发器)和 Scheduler(调度器),即可实现一个定时调度能力。支持基于数据库的集群模式,可以做到任务幂等执行。
文章图片
Quartz 支持任务幂等执行,其实理论上还是抢 DB 锁,我们看下 quartz 的表结构:
文章图片
其中,QRTZ_LOCKS 就是 Quartz 集群实现同步机制的行锁表,其表结构如下:
--QRTZ_LOCKS表结构
CREATE TABLE
QRTZ_LOCKS
(LOCK_NAME
varchar(40) NOT NULL,PRIMARY KEY (
LOCK_NAME
)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
【体系课-Java工程师2022版yun盘fen享】--QRTZ_LOCKS记录
+-----------------+
| LOCK_NAME |
+-----------------+
| CALENDAR_ACCESS |
| JOB_ACCESS |
| MISFIRE_ACCESS |
| STATE_ACCESS |
TRIGGER_ACCESS |
---|
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