那些年,我们用过的“定时调度”

KerryWu

定时调度

作为后端开发人员,我们总会遇到这样的业务场景:每周同步一批数据;每半个小时检查一遍服务器运行状况;每天早上八点给用户发送一份包含今日待办事项的邮件,等等。

这些场景中都离不开“定时器”,就像一个定好时间规则的闹钟,它会在指定时间触发,执行我们想要定义的调度任务。那么我们今天就来数一下,那些年我们用过的“定时调度”。

1. job (oracle)

从刚工作就一直使用oracle数据库,最早接触的定时任务就是oracle数据库的job。job有定时执行的功能,可以在指定的时间点或每天的某个时间点自行执行任务。 而且oracle重新启动后,job会继续运行,不用重新启动。

而且job的机制非常完备,可以查询相关的表或视图,查询job的定时规则和执行情况。缺点是作为oracle数据库层面的工具,自定义功能扩展,二次开发的难度比较大。

1.1 创建job

DECLARE
  job NUMBER;
BEGIN
    sys.dbms_job.submit(job => job,

    what => 'prc_name;',                          --执行的存储过程的名字

    next_date => to_date('22-11-2013 09:09:41', 'dd-mm-yyyy hh24:mi:ss'), --下一次执行时间

    interval =>'sysdate+1/24');            --每天24小时,即每小时运行prc_name过程一次
END;

-- job参数是输出参数,由submit()过程返回的binary_ineger,这个值用来唯一标识一个工作。一般定义一个变量接收,可以去user_jobs视图查询job值。
-- what参数是将被执行的PL/SQL代码块,存储过程名称等。
-- next_date参数指识何时将运行这个工作。
-- interval参数何时这个工作将被重执行

1.2 删除job

DECLARE
BEGIN
  dbms_job.remove(1093);  -- 1093为当前需要删除的 job 值
  COMMIT;
END;

1.3 查询job

-- 查询当前用户的job
select * from user_jobs;
-- 查询所有job
select * from dba_jobs;
-- 查询所有运行中的job
select * from dba_jobs_running;

2. crontab (linux)

crond 是linux下用来周期性的执行某种任务或等待处理某些事件的一个守护进程,与windows下的计划任务类似,当安装完成操作系统后,默认会安装此服务 工具,并且会自动启动crond进程,crond进程每分钟会定期检查是否有要执行的任务,如果有要执行的任务,则自动执行该任务。

cron是服务名称,crond是后台进程,crontab则是定制好的计划任务表。大部分linux系统默认都安装了cron,可以检查一下。

-- 检查Crontab工具是否安装
crontab -l
-- 检查crond服务是否启动
service crond status

-- centos安装
yum install vixie-cron
yum install crontabs

crontab基本操作命令

-- 列出某个用户cron服务的详细内容
crontab -l
-- 编辑某个用户的cron服务
crontab -e 

crontab表达式格式

{minute} {hour} {day-of-month} {month} {day-of-week} {full-path-to-shell-script}

 minute: 区间为 0 – 59
 hour: 区间为0 – 23
 day-of-month: 区间为0 – 31
 month: 区间为1 – 12. 1 是1月. 12是12月
 Day-of-week: 区间为0 – 7. 周日可以是0或7.

在以上各个字段中,还可以使用以下特殊字符:
星号(*):代表所有可能的值,例如month字段如果是星号,则表示在满足其它字段的制约条件后每月都执行该命令操作。
逗号(,):可以用逗号隔开的值指定一个列表范围,例如,“1,2,5,7,8,9”
中杠(-):可以用整数之间的中杠表示一个整数范围,例如“2-6”表示“2,3,4,5,6”
正斜线(/):可以用正斜线指定时间的间隔频率,例如“0-23/2”表示每两小时执行一次。同时正斜线可以和星号一起使用,例如*/10,如果用在minute字段,表示每十分钟执行一次。

推荐一个crontab表达式的校验网站(https://tool.lu/crontab/

3. Timer和ScheduledExecutorService (java)

Timer是jdk中提供的一个定时器工具,使用的时候会在主线程之外起一个单独的线程执行指定的计划任务,可以指定执行一次或者反复执行多次。

//只执行一次
public void schedule(TimerTask task, long delay);
public void schedule(TimerTask task, Date time);
//循环执行
// 在循环执行类别中根据循环时间间隔又可以分为两类
public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) ;
public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period) ;
 
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)

TimerTask是一个实现了Runnable接口的抽象类,代表一个可以被Timer执行的任务。TimerTask类是一个抽象类,由Timer 安排为一次执行或重复执行的任务。它有一个抽象方法run()方法,该方法用于执行相应计时器任务要执行的操作。因此每一个具体的任务类都必须继承TimerTask,然后重写run()方法。
另外它还有两个非抽象的方法

-- 取消此计时器任务
boolean cancel()
-- 返回此任务最近实际执行的安排执行时间
long scheduledExecutionTime()

当然,一般使用Timer的比较少,因为它的缺点比较明显:

  1. 单线程,当多个timer同时运行时,会等上一个执行完成,再执行下一个。
  2. Timer线程是不会捕获异常的,如果TimerTask抛出的了未检查异常则会导致Timer线程终止。

所以一般使用ScheduledExecutorService替代Timer。
ScheduledExecutorService:也是jdk自带的一个基于线程池设计的定时任务类。其每个调度任务都会分配到线程池中的一个线程执行,所以其任务是并发执行的,互不影响。

4. SpringTask (spring)

Timer和ScheduledExecutorService都是属于jdk层面上实现定时调度的类,功能还不足以让我们满意,那么现在介绍一个比较完善的定时调度工具 - SpringTask,是Spring提供的,支持注解和配置文件形式,支持crontab表达式,使用简单但功能强大。我个人非常喜欢SpringTask,仅仅是因为支持crontab表达式。

在springboot里面使用方式非常简单:

  1. 启动类添加开启定时调度的注解 @EnableScheduling
  2. 在需要定时执行的方法上,增加注解 @Scheduled(cron ="crontab表达式")

默认的简单的使用步骤只有以上两步,但是SpringTask的默认使用方式也有一些不足:

  1. 默认线程池的poolsize为1,可以理解为Timer类似的单线程模式。
  2. 无法动态修改crontab表达式,修改完只能重新部署后,才能生效。

问题1的解决方式,可以通过自定义 TaskExecutor来修改当前的线程池。问题2,则可以直接使用 threadPoolTaskScheduler类实现自定义的定时调度规则。

附解决两个问题的源码 TaskTimer.class

@Component
public class TaskTimer {

    @Autowired
    private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;
    @Autowired
    private TaskRepo taskRepo;

    /**
     * ***定时引擎***
     *
     * 实例化一个线程池任务调度类
     * 默认 ThreadPoolTaskScheduler 的 poolSize 为1,类似于newSingleThreadExecutor 单线程模式,只能执行完一个调度,再执行其他调度
     * 需要自定义扩展poolSize,允许一定程度的 多线程并行场景
     *
     * @return
     */
    @Bean
    public ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        threadPoolTaskScheduler.setPoolSize(100);
        threadPoolTaskScheduler.setThreadNamePrefix("Thread - ");
        threadPoolTaskScheduler.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        threadPoolTaskScheduler.setAwaitTerminationSeconds(60);
        return threadPoolTaskScheduler;
    }

    /**
     * 启动定时调度
     * @param taskCode
     * @param cron
     * @param runnable
     * @return
     */
    public boolean start(String taskCode, String cron,Runnable runnable){
        ScheduledFuture<?> currentFuture=taskRepo.findTask(taskCode);
        //已存在的调度,无法再创建
        if(currentFuture!=null){
            throw  new RuntimeException("调度\""+taskCode+"\"已存在,无法再创建");
        }
        //创建新的调度,并加入 taskMap
        currentFuture = threadPoolTaskScheduler.schedule(runnable,new CronTrigger(cron));
        if (currentFuture!=null){
            this.taskRepo.addTask(taskCode,currentFuture);
            return true;
        }
        throw  new RuntimeException("任务启动失败!!!");
    }

    /**
     * 暂停定时调度
     * @param taskCode
     * @return
     */
    public boolean stop(String taskCode) {
        //taskId 不存在的,无法停止,只能修改
        ScheduledFuture<?> currentFuture=this.taskRepo.findTask(taskCode);
        if(currentFuture!=null){
            return currentFuture.cancel(true);
        }
        return true;
    }

    /**
     * 删除定时调度
     * @param taskCode
     * @return
     */
    public boolean remove(String taskCode){
        ScheduledFuture<?> currentFuture=this.taskRepo.findTask(taskCode);
        if(currentFuture!=null){
             currentFuture.cancel(true);
             taskRepo.removeTask(taskCode);
             return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 修改定时调度
     * @param taskCode
     * @param cron
     * @param runnable
     * @return
     */
    public boolean update(String taskCode,String cron,Runnable runnable){
        ScheduledFuture<?> currentFuture=this.taskRepo.findTask(taskCode);
        //已存在的定时调度,先停止,再新增,并更新 新的ScheduledFuture
        if(currentFuture!=null) {
            currentFuture.cancel(true);
        }
        currentFuture= threadPoolTaskScheduler.schedule(runnable,new CronTrigger(cron));
        if(currentFuture!=null){
            this.taskRepo.addTask(taskCode,currentFuture);
            return true;
        }
        return false;
    }

}

5. Quartz (其他产品)

Quartz是一个完全由 Java 编写的开源作业调度框架,为在 Java 应用程序中进行作业调度提供了简单却强大的机制。它是一个功能强大、十分成熟的重量级产品,还支持负载均衡,实现分布式调度。

不过,对于Quartz的安装你要多花点功夫了,从数据库要建哪些表,到应用程序该如何部署。对于这样一个庞大的产品,本篇文章就不附上它的使用说明书了。

参考文档

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