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SpringBoot中并发定时任务的实现、动态定时任务的实现(看这一篇就够了)

程序员文章站 2023-11-22 23:42:10
一、在JAVA开发领域,目前可以通过以下几种方式进行定时任务 1、单机部署模式 Timer:jdk中自带的一个定时调度类,可以简单的实现按某一频度进行任务执行。提供的功能比较单一,无法实现复杂的调度任务。 ScheduledExecutorService:也是jdk自带的一个基于线程池设计的定时任务 ......

一、在java开发领域,目前可以通过以下几种方式进行定时任务

1、单机部署模式

  • timer:jdk中自带的一个定时调度类,可以简单的实现按某一频度进行任务执行。提供的功能比较单一,无法实现复杂的调度任务。
  • 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。
  • spring task:spring提供的一个任务调度工具,支持注解和配置文件形式,支持cron表达式,使用简单但功能强大。
  • quartz:一款功能强大的任务调度器,可以实现较为复杂的调度功能,如每月一号执行、每天凌晨执行、每周五执行等等,还支持分布式调度,就是配置稍显复杂。

2、分布式集群模式(不多介绍,简单提一下)

问题:

i、如何解决定时任务的多次执行?
ii、如何解决任务的单点问题,实现任务的故障转移?

问题i的简单思考:

1、固定执行定时任务的机器(可以有效避免多次执行的情况 ,缺点就是单点故障问题)。
2、借助redis的过期机制和分布式锁。
3、借助mysql的锁机制等。

成熟的解决方案:

1、quartz:可以去看看这篇文章[quartz分布式]( https://www.cnblogs.com/jiafuwei/p/6145280.html)。
2、elastic-job:(https://github.com/elasticjob/elastic-job-lite)当当开发的弹性分布式任务调度系统,采用zookeeper实现分布式协调,实现任务高可用以及分片。
3、xxl-job:(https://github.com/xuxueli/xxl-job)是大众点评员发布的分布式任务调度平台,是一个轻量级分布式任务调度框架。
4、saturn:(https://github.com/vipshop/saturn) 是唯品会提供一个分布式、容错和高可用的作业调度服务框架。

二、springtask实现定时任务(这里是基于springboot)

1、简单的定时任务实现

使用方式:

使用@enablescheduling注解开启对定时任务的支持。
使用@scheduled 注解即可,基于corn、fixedrate、fixeddelay等一些定时策略来实现定时任务。

使用缺点:

1、多个定时任务使用的是同一个调度线程,所以任务是阻塞执行的,执行效率不高。
2、其次如果出现任务阻塞,导致一些场景的定时计算没有实际意义,比如每天12点的一个计算任务被阻塞到1点去执行,会导致结果并非我们想要的。

使用优点:

1、配置简单
2、适用于单个后台线程执行周期任务,并且保证顺序一致执行的场景    

源码分析:

//默认使用的调度器
if(this.taskscheduler == null) {  
    this.localexecutor = executors.newsinglethreadscheduledexecutor();
    this.taskscheduler = new concurrenttaskscheduler(this.localexecutor);
}
//可以看到singlethreadscheduledexecutor指定的核心线程为1,说白了就是单线程执行
public static scheduledexecutorservice newsinglethreadscheduledexecutor() {
    return new delegatedscheduledexecutorservice
        (new scheduledthreadpoolexecutor(1));
}
//利用了delayedworkqueue延时队列作为任务的存放队列,这样便可以实现任务延迟执行或者定时执行
public scheduledthreadpoolexecutor(int corepoolsize) {
    super(corepoolsize, integer.max_value, 0, nanoseconds,
          new delayedworkqueue());
}

  

2、实现并发的定时任务

使用方式:

  • 方式一:由1中我们知道之所以定时任务是阻塞执行,是配置的线程池决定的,那就好办了,换一个不就行了!直接上代码:

      @configuration
      public class scheduledconfig implements schedulingconfigurer {
    
          @autowired
          private taskscheduler mythreadpooltaskscheduler;
    
          @override
          public void configuretasks(scheduledtaskregistrar scheduledtaskregistrar) {
              //简单粗暴的方式直接指定
              //scheduledtaskregistrar.setscheduler(executors.newscheduledthreadpool(5));
              //也可以自定义的线程池,方便线程的使用与维护,这里不多说了
              scheduledtaskregistrar.settaskscheduler(mythreadpooltaskscheduler);
          }
      }
    
      @bean(name = "mythreadpooltaskscheduler")
      public taskscheduler getmythreadpooltaskscheduler() {
          threadpooltaskscheduler taskscheduler = new threadpooltaskscheduler();
          taskscheduler.setpoolsize(10);
          taskscheduler.setthreadnameprefix("haina-scheduled-");
          taskscheduler.setrejectedexecutionhandler(new threadpoolexecutor.callerrunspolicy());
          //调度器shutdown被调用时等待当前被调度的任务完成
          taskscheduler.setwaitfortaskstocompleteonshutdown(true);
          //等待时长
          taskscheduler.setawaitterminationseconds(60);
          return taskscheduler;
      }       
  • 方式二:方式一的本质改变了任务调度器默认使用的线程池,接下来这种是不改变调度器的默认线程池,而是把当前任务交给一个异步线程池去执行

    • 首先使用@enableasync 启用异步任务
    • 然后在定时任务的方法加上@async即可,默认使用的线程池为simpleasynctaskexecutor(该线程池默认来一个任务创建一个线程,就会不断创建大量线程,极有可能压爆服务器内存。当然它有自己的限流机制,这里就不多说了,有兴趣的自己翻翻源码~)
    • 项目中为了更好的控制线程的使用,我们可以自定义我们自己的线程池,使用方式@async("mythreadpool")

    废话太多,直接上代码:

      @scheduled(fixedrate = 1000*10,initialdelay = 1000*20)
      @async("mythreadpooltaskexecutor")
      //@async
      public void scheduledtest02(){
          system.out.println(thread.currentthread().getname()+"--->xxxxx--->"+thread.currentthread().getid());
      }
    
      //自定义线程池
      @bean(name = "mythreadpooltaskexecutor")
      public taskexecutor  getmythreadpooltaskexecutor() {
          threadpooltaskexecutor taskexecutor = new threadpooltaskexecutor();
          taskexecutor.setcorepoolsize(20);
          taskexecutor.setmaxpoolsize(200);
          taskexecutor.setqueuecapacity(25);
          taskexecutor.setkeepaliveseconds(200);
          taskexecutor.setthreadnameprefix("haina-threadpool-");
          // 线程池对拒绝任务(无线程可用)的处理策略,目前只支持abortpolicy、callerrunspolicy;默认为后者
          taskexecutor.setrejectedexecutionhandler(new threadpoolexecutor.callerrunspolicy());
          //调度器shutdown被调用时等待当前被调度的任务完成
          taskexecutor.setwaitfortaskstocompleteonshutdown(true);
          //等待时长
          taskexecutor.setawaitterminationseconds(60);
          taskexecutor.initialize();
          return taskexecutor;
      }
  • 线程池的使用心得(后续有专门文章来探讨)

    • java中提供了threadpoolexecutor和scheduledthreadpoolexecutor,对应与spring中的threadpooltaskexecutor和threadpooltaskscheduler,但是在原有的基础上增加了新的特性,在spring环境下更容易使用和控制。
    • 使用自定义的线程池能够避免一些默认线程池造成的内存溢出、阻塞等等问题,更贴合自己的服务特性
    • 使用自定义的线程池便于对项目中线程的管理、维护以及监控。
    • 即便在非spring环境下也不要使用java默认提供的那几种线程池,坑很多,阿里代码规约不说了吗,得相信大厂!!!

三、动态定时任务的实现

问题:

  • 使用@scheduled注解来完成设置定时任务,但是有时候我们往往需要对周期性的时间的设置会做一些改变,或者要动态的启停一个定时任务,那么这个时候使用此注解就不太方便了,原因在于这个注解中配置的cron表达式必须是常量,那么当我们修改定时参数的时候,就需要停止服务,重新部署。

    解决办法:

  • 方式一:实现schedulingconfigurer接口,重写configuretasks方法,重新制定trigger,核心方法就是addtriggertask(runnable task, trigger trigger) ,不过需要注意的是,此种方式修改了配置值后,需要在下一次调度结束后,才会更新调度器,并不会在修改配置值时实时更新,实时更新需要在修改配置值时额外增加相关逻辑处理。

      @configuration
      public class scheduledconfig implements schedulingconfigurer {
    
      @autowired
      private taskscheduler mythreadpooltaskscheduler;
    
      @override
      public void configuretasks(scheduledtaskregistrar scheduledtaskregistrar) {
          //scheduledtaskregistrar.setscheduler(executors.newscheduledthreadpool(5));
          scheduledtaskregistrar.settaskscheduler(mythreadpooltaskscheduler);
          //可以实现动态调整定时任务的执行频率
          scheduledtaskregistrar.addtriggertask(
                  //1.添加任务内容(runnable)
                  () -> system.out.println("cccccccccccccccc--->" + thread.currentthread().getid()),
                  //2.设置执行周期(trigger)
                  triggercontext -> {
                      //2.1 从数据库动态获取执行周期
                      string cron = "0/2 * * * * ? ";
                      //2.2 合法性校验.
      //                    if (stringutils.isempty(cron)) {
      //                        // omitted code ..
      //                    }
                          //2.3 返回执行周期(date)
                          return new crontrigger(cron).nextexecutiontime(triggercontext);
                      }
              );
      }
      }
  • 方式二:使用threadpooltaskscheduler类可实现动态添加删除功能,当然也可实现执行频率的调整

      首先,我们要认识下这个调度类,它其实是对java中scheduledthreadpoolexecutor的一个封装改进后的产物,主要改进有以下几点:
          1、提供默认配置,因为是scheduledthreadpoolexecutor,所以只有poolsize这一个默认参数。
          2、支持自定义任务,通过传入trigger参数。
          3、对任务出错处理进行优化,如果是重复性的任务,不抛出异常,通过日志记录下来,不影响下次运行,如果是只执行一次的任务,将异常往上抛。
      顺便说下threadpooltaskexecutor相对于threadpoolexecutor的改进点:
          1、提供默认配置,原生的threadpoolexecutor的除了threadfactory和rejectedexecutionhandler其他没有默认配置
          2、实现asynclistenabletaskexecutor接口,支持对futuretask添加success和fail的回调,任务成功或失败的时候回执行对应回调方法。
          3、因为是spring的工具类,所以抛出的rejectedexecutionexception也会被转换为spring框架的taskrejectedexception异常(这个无所谓)
          4、提供默认threadfactory实现,直接通过参数重载配置

    扯了这么多,还是直接上代码:

      @component
      public class dynamictimedtask {
    
          private static final logger logger = loggerfactory.getlogger(dynamictimedtask.class);
    
          //利用创建好的调度类统一管理
          //@autowired
          //@qualifier("mythreadpooltaskscheduler")
          //private threadpooltaskscheduler mythreadpooltaskscheduler;
    
    
          //接受任务的返回结果
          private scheduledfuture<?> future;
    
          @autowired
          private threadpooltaskscheduler threadpooltaskscheduler;
    
          //实例化一个线程池任务调度类,可以使用自定义的threadpooltaskscheduler
          @bean
          public threadpooltaskscheduler threadpooltaskscheduler() {
              threadpooltaskscheduler executor = new threadpooltaskscheduler();
              return new threadpooltaskscheduler();
          }
    
    
          /**
           * 启动定时任务
           * @return
           */
          public boolean startcron() {
              boolean flag = false;
              //从数据库动态获取执行周期
              string cron = "0/2 * * * * ? ";
              future = threadpooltaskscheduler.schedule(new checkmodelfile(),cron);
              if (future!=null){
                  flag = true;
                  logger.info("定时check训练模型文件,任务启动成功!!!");
              }else {
                  logger.info("定时check训练模型文件,任务启动失败!!!");
              }
              return flag;
          }
    
          /**
           * 停止定时任务
           * @return
           */
          public boolean stopcron() {
              boolean flag = false;
              if (future != null) {
                  boolean cancel = future.cancel(true);
                  if (cancel){
                      flag = true;
                      logger.info("定时check训练模型文件,任务停止成功!!!");
                  }else {
                      logger.info("定时check训练模型文件,任务停止失败!!!");
                  }
              }else {
                  flag = true;
                  logger.info("定时check训练模型文件,任务已经停止!!!");
              }
              return flag;
          }
    
    
          class checkmodelfile implements runnable{
    
              @override
              public void run() {
                  //编写你自己的业务逻辑  
                  system.out.print("模型文件检查完毕!!!")
              }
          }
    
      }

四、总结

  • 到此基于springtask下的定时任务的简单使用算是差不多了,其中不免有些错误的地方,或者理解有偏颇的地方欢迎大家提出来!
  • 基于分布式集群下的定时任务使用,后续有时间再继续!!!

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