Hyperf/Crontab 组件源码解析

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写在开头

之前做项目用到了Hyperf/Crontab组件来进行秒级的数据清洗，最近又在做定时任务的拆分，于是就打算过一遍组件源码加深理解，顺便构思一下如何在此基础上搭建Hyperf/Crontab的任务调度功能。Crontab本质上是一个随Server启动的自定义进程，所以接下来我们将从启动和执行两个阶段来进行介绍。

定时器的启动

由于Crontab是一个随着Server启动的进程，分析他的生命周期肯定会设计到框架的启动。但本文不是主要介绍Hyperf框架启动源码的，所以我们会简单的过一下涉及到自定义进程启动的框架启动代码。
当我们使用命令 php bin/hyperf.php start 启动hyperf时

$application = $container->get(\Hyperf\Contract\ApplicationInterface::class);

在入口文件 hyperf.php 框架会实例化一个 HyperfFrameworkApplicationFactory 实例，同时会扫描一遍所有带 @Command 注解或者定义了 commands 配置的地方，实例化一个SymfonyComponentConsoleApplication对象 （这是一个Symfony的Consoul命令类用于定义命令触发执行的任务） 。将所有被定义为command的对象类注册到$application对象中，最后在入口文件执行

$application->run();

执行所有的Command命令，其中包括 HyperfServerCommandStartServer 服务Server启动类。在这个类里面定义了如果接收到的命令参数包含 start 那么就会执行他的逻辑，即根据 config/autoload/server.php 的配置实例化HyperfServerServer类，在这个过程中会触发BeforeMainServerStart事件，到这里我们即将进入自定义进程启动的核心阶段。

$serverProcesses = $serverConfig['processes'] ?? [];
        $processes = $this->config->get('processes', []);
        $annotationProcesses = $this->getAnnotationProcesses();
        // Retrieve the processes have been registered.
        $processes = array_merge($serverProcesses, $processes, ProcessManager::all(), array_keys($annotationProcesses));
        foreach ($processes as $process) {
            ...
            if ($instance instanceof ProcessInterface) {
                $instance->isEnable() && $instance->bind($server);
            }
        }

BootProcessListener监听到BeforeMainServerStart事件的触发会拿到所有 @Process 和 定义在processes配置文件的进程类，执行他们的 isEnable 和 bind 方法。

定时器的执行

在上面我们对自定义进程是如何随框架启动的进行了简单的介绍，接下来我们对本文的主角Crontab自定义进程进行解析。
Hyperf文档介绍在使用Crontab之前需要在 config/autoload/processes.php 内注册一下 HyperfCrontabProcessCrontabDispatcherProcess 自定义进程。那么我们就直接来看一下这个process类里面做了什么事情。
如果你对 Hyperf/Process 组件使用熟悉的话会知道，一个process类主要执行的逻辑都在 handle() 方法
内。

public function handle(): void
    {
        $this->event->dispatch(new CrontabDispatcherStarted());
        while (true) {
            $this->sleep();
            $crontabs = $this->scheduler->schedule();
            while (! $crontabs->isEmpty()) {
                $crontab = $crontabs->dequeue();
                $this->strategy->dispatch($crontab);
            }
        }
    }

在handle内首先触发来一个 CrontabDispatcherStarted 事件，目前这个事件无人监听。接下来就是一段时间的协程阻塞，阻塞时间第一次为距离下一次整分钟的秒数，其余的都是60s。关于为什么要使用 SwooleCoroutine::sleep 而不是直接 sleep() ，是因为自定义进程默认是一个协程的Server。
接下来

$crontabs = $this->scheduler->schedule();

返回一个当前这一分钟该执行的SplQueue队列，队列中的是Crontab对象

object(Hyperf\Crontab\Crontab)#46164 (10) {
  ["name":protected]=>
  string(4) "Foo4"
  ["type":protected]=>
  string(8) "callback"
  ["rule":protected]=>
  string(11) "* * * * * *"
  ["singleton":protected]=>
  bool(false)
  ["mutexPool":protected]=>
  string(7) "default"
  ["mutexExpires":protected]=>
  int(3600)
  ["onOneServer":protected]=>
  bool(true)
  ["callback":protected]=>
  array(2) {
[DEBUG] Event Hyperf\Framework\Event\OnPipeMessage handled by Hyperf\Crontab\Listener\OnPipeMessageListener listener.
    [0]=>
    string(16) "App\Task\FooTask"
    [1]=>
    string(7) "execute"
  }
  ["memo":protected]=>
  NULL
  ["executeTime":protected]=>
  object(Carbon\Carbon)#46106 (3) {
    ["date"]=>
    string(26) "2020-06-02 14:15:57.000000"
    ["timezone_type"]=>
    int(3)
    ["timezone"]=>
    string(13) "Asia/Shanghai"
  }
}

这个对象中记录了我们目前比较关注的两个关键信息：

1. 执行callback
2. 执行时间

关于这个crontab对象是如何生成的，这个我们在后面会介绍到。
在我们拿到crontab对象后，我们会把对象发送给在 config/autoload/dependencies.php 定义好的 StrategyInterface 的实现类来进行dispatch，默认指定的是Worker 进程执行策略。

$server = $this->serverFactory->getServer()->getServer();
        if ($server instanceof Server && $crontab->getExecuteTime() instanceof Carbon) {
            $workerId = $this->getNextWorkerId($server);
            $server->sendMessage(new PipeMessage(
                'callback',
                [Executor::class, 'execute'],
                $crontab
            ), $workerId);
        }

除Coroutine策略外的dispatch方法是相同的，都是进程间轮训的向WorkID通过 sendMessage 发送 PipeMessage 对象，同时 sendMessage 方法会触发 OnPipeMessage 事件。该事件被 OnPipeMessageListener 监听，会根据 PipeMessage 执行对应的callback函数，即 Executor->execute' 。在该方法中会根据corntab对象的属性定义 SwooleTimer::after ,根据corontab的executeTime属性定义多少秒后执行callback。

$callback && Timer::after($diff > 0 ? $diff * 1000 : 1, $callback);

这样基本就完成了我们一个秒级定时任务的执行。

现在我们回到上面那个关于crontab对象是什么时候生成的问题。我们说过Cornrab本质上就是一个自定义进程，那根据Hyperf/Process的使用说明，所有的自定义进程都继承了 HyperfProcessAbstractProcess ，这个类在启动SwooleProcess时会触发 BeforeProcessHandle 事件，在这个事件中会扫描所有的crontab配置和注解，将这些注解进行解析生成crontab对象，存储在crontabs属性中。

public function register(Crontab $crontab): bool
    {
        if (! $this->isValidCrontab($crontab)) {
            return false;
        }
        $this->crontabs[$crontab->getName()] = $crontab;
        return true;
    }

以上大致就是一个crontab定时任务的执行流程，当然里面还有很多执行细节和Contab个性化的定义参数由于篇幅有限我们还没来得及介绍，感兴趣的同学可以私下进行阅读，下面我也附上来Hyperf/Crontab的整体执行流程类之间的关系图，方便大家对照着阅读源码。

写在最后

Hyperf 是基于 Swoole 4.4+ 实现的高性能、高灵活性的 PHP 协程框架，内置协程服务器及大量常用的组件，性能较传统基于 PHP-FPM 的框架有质的提升，提供超高性能的同时，也保持着极其灵活的可扩展性，标准组件均基于 PSR 标准 实现，基于强大的依赖注入设计，保证了绝大部分组件或类都是 可替换 与 可复用 的。

框架组件库除了常见的协程版的 MySQL 客户端、Redis 客户端，还为您准备了协程版的 Eloquent ORM、WebSocket 服务端及客户端、JSON RPC 服务端及客户端、GRPC 服务端及客户端、Zipkin/Jaeger (OpenTracing) 客户端、Guzzle HTTP 客户端、Elasticsearch 客户端、Consul 客户端、ETCD 客户端、AMQP 组件、Apollo 配置中心、阿里云 ACM 应用配置管理、ETCD 配置中心、基于令牌桶算法的限流器、通用连接池、熔断器、Swagger 文档生成、Swoole Tracker、Blade 和 Smarty 视图引擎、Snowflake 全局ID生成器 等组件，省去了自己实现对应协程版本的麻烦。

Hyperf 还提供了 基于 PSR-11 的依赖注入容器、注解、AOP 面向切面编程、基于 PSR-15 的中间件、自定义进程、基于 PSR-14 的事件管理器、Redis/RabbitMQ 消息队列、自动模型缓存、基于 PSR-16 的缓存、Crontab 秒级定时任务、Translation 国际化、Validation 验证器 等非常便捷的功能，满足丰富的技术场景和业务场景，开箱即用。