SpringBoot定时任务@Scheduled的多线程使用

一、@Scheduled注解简介
@Scheduled是Spring框架中的一个注解，它可以用于配置定时任务，使得方法可以按照规定的时间间隔定时执行。在使用该注解时，我们可以指定任务的执行时间、循环周期、并发数等参数，从而实现定时任务的功能。在Spring Boot中，@Scheduled注解可以直接应用于方法上。
二、@Scheduled的多线程机制
在Spring Boot中，@Scheduled注解是基f于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后，Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池，并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后，在指定的时间到来之后，线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕，在下一个周期到达时，线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式，@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务f于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后，Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池，并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后，在指定的时间到来之后，线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕，在下一个周期到达时，线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式，@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务。
三、@Scheduled的多线程问题
虽然@Scheduled注解非常便捷，但是它也存在一些多线程的问题，主要体现在以下两个方面：

定时任务未执行完毕时，后续任务可能会受到影响

在使用@Scheduled注解时，我们很容易忽略一个问题：如果定时任务在执行时，下一个周期的任务已经到了，那么后续任务可能会受到影响。例如，我们定义了一个间隔时间为5秒的定时任务A，在第1秒时开始执行，需要执行10秒钟。在第6秒时，定时任务A还没有结束，此时下一个周期的任务B已经开始等待执行。如果此时线程池中没有足够的空闲线程，那么定时任务B就会被阻塞，无法执行。

多个定时任务并发执行可能导致资源竞争

在某些情况下，我们可能需要编写多个定时任务，这些定时任务可能涉及到共享资源，例如数据库连接、缓存对象等。当多个定时任务同时执行时，就会存在资源竞争的问题，可能会导致数据错误或者系统崩溃。
四、@Scheduled加入线程池来处理定时任务
为了避免上述问题，可以将@Scheduled任务交给线程池进行处理。在Spring Boot中，可以通过以下两种方式来将@Scheduled任务加入线程池：

使用@EnableScheduling + @Configuration配置ThreadPoolTaskScheduler

@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskSchedulerConfig {

@Bean
public TaskScheduler taskScheduler() {
    ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
    scheduler.setPoolSize(10);
    scheduler.initialize();
    return scheduler;
}

}
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在上述代码中，我们通过配置ThreadPoolTaskScheduler来创建一个线程池，并使用@EnableScheduling注解将定时任务开启。其中，setPoolSize方法可以设置线程池的大小，默认为1。

使用ThreadPoolTaskExecutor

@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskExecutorConfig {

@Bean
public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    executor.setCorePoolSize(10);
    executor.setMaxPoolSize(50);
    executor.setQueueCapacity(1000);
    executor.setKeepAliveSeconds(60);
    executor.setThreadNamePrefix("task-executor-");
    return executor;
}

}
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在上述代码中，我们通过配置ThreadPoolTaskExecutor来创建一个线程池，并使用@EnableScheduling注解将定时任务开启。其中setCorePoolSize、setMaxPoolSize、setQueueCapacity、setKeepAliveSeconds等方法可以用于配置线程池的大小和任务队列等参数。
五、@Scheduled详细分析

在Spring Boot中，@Scheduled注解是基于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后，Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池，并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后，在指定的时间到来之后，线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕，在下一个周期到达时，线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式，@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务。

虽然@Scheduled注解非常便捷，但是它也存在一些多线程的问题，主要体现在以下两个方面：

1. 定时任务未执行完毕时，后续任务可能会受到影响
   在使用@Scheduled注解时，我们很容易忽略一个问题：如果定时任务在执行时，下一个周期的任务已经到了，那么后续任务可能会受到影响。例如，我们定义了一个间隔时间为5秒的定时任务A，在第1秒时开始执行，需要执行10秒钟。在第6秒时，定时任务A还没有结束，此时下一个周期的任务B已经开始等待执行。如果此时线程池中没有足够的空闲线程，那么定时任务B就会被阻塞，无法执行。
   解决方案：
   针对上述问题，我们可以采用以下两种方案来解决：
   方案一：修改线程池大小
   为了避免因为线程池中线程数量不足引起的问题，我们可以对线程池进行配置，提高线程池的大小，从而确保有足够的空闲线程来处理定时任务。
   例如，我们可以在application.properties或application.yml或者使用@EnableScheduling + @Configuration来配置线程池大小：
   spring.task.scheduling.pool.size=20
   复制代码
2. 多个定时任务并发执行可能导致资源竞争
   在某些情况下，我们可能需要编写多个定时任务，这些定时任务可能涉及到共享资源，例如数据库连接、缓存对象等。当多个定时任务同时执行时，就会存在资源竞争的问题，可能会导致数据错误或者系统崩溃。
   解决方案：
   为了避免由于多个定时任务并发执行导致的资源竞争问题，我们可以采用以下两种方案来解决：
   方案一：使用锁机制
   锁机制是一种常见的解决多线程并发访问共享资源的方式。在Java中，我们可以使用synchronized关键字或者Lock接口来实现锁机制。
   例如，下面是一个使用synchronized关键字实现锁机制的示例：
   private static Object lockObj = new Object();

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){

synchronized(lockObj){
    // 定时任务要执行的内容
}

}
复制代码
在上述代码中，我们定义了一个静态对象lockObj，用来保护共享资源。在定时任务执行时，我们使用synchronized关键字对lockObj进行加锁，从而确保多个定时任务不能同时访问共享资源。
方案二：使用分布式锁
除了使用传统的锁机制外，还可以使用分布式锁来解决资源竞争问题。分布式锁是一种基于分布式系统的锁机制，它可以不依赖于单个JVM实例，从而能够保证多个定时任务之间的资源访问不会冲突。
在Java开发中，我们可以使用ZooKeeper、Redis等分布式系统来实现分布式锁机制。例如，使用Redis实现分布式锁的示例代码如下：
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){

String lockKey = "lock:key";
String value = UUID.randomUUID().toString();
Boolean result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, value, 5L, TimeUnit.SECONDS);
if(result){
    try{
        // 定时任务要执行的内容
    }finally{
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
}

}
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在上述代码中，我们使用Redis实现了分布式锁机制。具体而言，我们在定时任务执行时，首先向Redis中写入一个键值对，然后检查是否成功写入。如果成功写入，则表示当前定时任务获得了锁，可以执行接下来的操作。在定时任务执行完毕后，我们再从Redis中删除该键值对，释放锁资源。
六、总结
通过以上的分析，我们可以了解到：虽然@Scheduled注解能够非常方便地实现定时任务的功能，但是它也存在一些多线程的问题。为此，需要注意到这些问题，并采取相应的措施来避免它们的出现。在实际开发中，可以结合使用线程池、异步线程池、锁机制、分布式锁等方式，达到最佳的效果。