补习系列(9)-springboot 定时器，你用对了吗-原创手记-慕课网

简介

大多数的应用程序都离不开定时器，通常在程序启动时、运行期间会需要执行一些特殊的处理任务。
比如资源初始化、数据统计等等，SpringBoot 作为一个灵活的框架，有许多方式可以实现定时器或异步任务。
我总结了下，大致有以下几种：

1. 使用 JDK 的 TimerTask
1. 使用 JDK 自带调度线程池
1. 使用 Quartz 调度框架
1. 使用 @Scheduled 、@Async 注解

其中第一种使用 TimerTask 的方法已经不建议使用，原因是在系统时间跳变时TimerTask存在挂死的风险。
第三种使用 Quartz 调度框架可以实现非常强大的定时器功能，包括分布式调度定时器等等。
考虑作为大多数场景使用的方式，下面的篇幅将主要介绍第二、第四种。

一、应用启动任务

在 SpringBoot 应用程序启动时，可以通过以下两个接口实现初始化任务：

CommandLineRunner
ApplicationRunner

两者的区别不大，唯一的不同在于：
CommandLineRunner 接收一组字符串形式的进程命令启动参数；
ApplicationRunner 接收一个经过解析封装的参数体对象。

详细的对比看下代码：

public class CommandLines {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CommandLines.class);

    @Component
    @Order(1)
    public static class CommandLineAppStartupRunner implements CommandLineRunner {

        @Override
        public void run(String... args) throws Exception {
            logger.info(
                    "[CommandLineRunner]Application started with command-line arguments: {} .To kill this application, press Ctrl + C.",
                    Arrays.toString(args));
        }
    }
    
    @Component
    @Order(2)
    public static class AppStartupRunner implements ApplicationRunner {
        
        @Override
        public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
            logger.info("[ApplicationRunner]Your application started with option names : {}", args.getOptionNames());
        }
    }
}

二、JDK 自带调度线程池

为了实现定时调度，需要用到 ScheduledThreadpoolExecutor
初始化一个线程池的代码如下：

    /**
     * 构造调度线程池
     * 
     * @param corePoolSize
     * @param poolName
     * @return
     */
    public static ScheduledThreadPoolExecutor newSchedulingPool(int corePoolSize, String poolName) {

        ScheduledThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);

        // 设置变量
        if (!StringUtils.isEmpty(poolName)) {
            threadPoolExecutor.setThreadFactory(new ThreadFactory() {
                
                @Override
                public Thread newThread(Runnable r) {
                    Thread tr = new Thread(r, poolName + r.hashCode());
                    return tr;
                }
            });
        }
        return threadPoolExecutor;
    }

可以将 corePoolSize 指定为大于1，以实现定时任务的并发执行。

为了在 SpringBoot 项目中使用，我们利用一个CommandLineRunner来实现：

@Component
@Order(1)
public class ExecutorTimer implements CommandLineRunner {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExecutorTimer.class);

    private ScheduledExecutorService schedulePool;

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        logger.info("start executor tasks");

        schedulePool = ThreadPools.newSchedulingPool(2);

        schedulePool.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                logger.info("run on every minute");

            }
        }, 5, 60, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

schedulePool.scheduleWithFixedDelay 指定了调度任务以固定的频率执行。

三、@Scheduled

@Scheduled 是 Spring3.0 提供的一种基于注解实现调度任务的方式。
在使用之前，需要通过 @EnableScheduling 注解启用该功能。

代码如下：

/**
 * 利用@Scheduled注解实现定时器
 * 
 * @author atp
 *
 */
@Component
public class ScheduleTimer {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ScheduleTimer.class);

    /**
     * 每10s
     */
    @Scheduled(initialDelay = 5000, fixedDelay = 10000)
    public void onFixDelay() {
        logger.info("schedule job on every 10 seconds");
    }

    /**
     * 每分钟的0秒执行
     */
    @Scheduled(cron = "0 * * * * *")
    public void onCron() {
        logger.info("schedule job on every minute(0 second)");
    }

    /**
     * 启用定时器配置
     * 
     * @author atp
     *
     */
    @Configuration
    @EnableScheduling
    public static class ScheduleConfig {
    }
}

说明
上述代码中展示了两种定时器的使用方式：

第一种方式
指定初始延迟(initialDelay)、固定延迟(fixedDelay)；

第二种方式
通过 cron 表达式定义
这与 unix/linux 系统 crontab 的定义类似，可以实现非常灵活的定制。

一些 cron 表达式的样例：

表达式	说明
0 0 * * * *	每天的第一个小时
/10 * * * *	每10秒钟
0 0 8-10 * * *	每天的8,9,10点钟整点
0 * 6,19 * * *	每天的6点和19点每分钟
0 0/30 8-10 * * *	每天8:00, 8:30, 9:00, 9:30 10:00
0 0 9-17 * * MON-FRI	工作日的9点到17点
0 0 0 25 12 ?	每年的圣诞夜午夜

定制 @Scheduled 线程池

默认情况下，@Scheduled 注解的任务是由一个单线程的线程池进行调度的。
这样会导致应用内的定时任务只能串行执行。

为了实现定时任务并发，或是更细致的定制，
可以使用 SchedulingConfigurer 接口。

代码如下：

    @Configuration
    @EnableScheduling
    public class ScheduleConfig implements SchedulingConfigurer {
        
        @Override
        public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
            taskRegistrar.setScheduler(taskExecutor());
        }
     
        @Bean(destroyMethod="shutdown")
        public Executor taskExecutor() {
            //线程池大小
            return Executors.newScheduledThreadPool(50);
        }
    }

四、@Async

@Async 注解的意义在于将 Bean方法的执行方式改为异步方式。
比如在前端请求处理时，能通过异步执行提前返回结果。

类似的，该注解需要配合 @EnableAsync 注解使用。

代码如下：

    @Configuration
    @EnableAsync
    public static class ScheduleConfig {

    }

使用 @Async 实现模拟任务

@Component
public class AsyncTimer implements CommandLineRunner {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AsyncTimer.class);

    @Autowired
    private AsyncTask task;

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        task.doAsyncWork();

        long t2 = System.currentTimeMillis();
        logger.info("async timer execute in {} ms", t2 - t1);
    }


    @Component
    public static class AsyncTask {

        private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AsyncTask.class);

        @Async
        public void doAsyncWork() {
            long t1 = System.currentTimeMillis();

            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 5000));
            } catch (InterruptedException e) {
            }

            long t2 = System.currentTimeMillis();
            logger.info("async task execute in {} ms", t2 - t1);
        }
    }

示例代码中，AsyncTask 等待一段随机时间后结束。
而 AsyncTimer 执行了 task.doAsyncWork，将提前返回。

执行结果如下：

- async timer execute in 2 ms
- async task execute in 3154 ms

这里需要注意一点，异步的实现，其实是通过 Spring 的 AOP 能力实现的。
对于 AsyncTask 内部方法间的调用却无法达到效果。

定制 @Async 线程池

对于 @Async 线程池的定制需使用 AsyncConfigurer接口。

代码如下：

    @Configuration
    @EnableAsync
    public static class ScheduleConfig implements AsyncConfigurer {

        @Bean
        public ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler() {
            ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
            //线程池大小
            scheduler.setPoolSize(60);
            scheduler.setThreadNamePrefix("AsyncTask-");
            scheduler.setAwaitTerminationSeconds(60);
            scheduler.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
            return scheduler;
        }

        @Override
        public Executor getAsyncExecutor() {
            return taskScheduler();
        }

        @Override
        public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
            return null;
        }

    }

小结

定时异步任务是应用程序通用的诉求，本文收集了几种常见的实现方法。
作为 SpringBoot 应用来说，使用注解是最为便捷的。
在这里我们对 @Scheduled、@Async 几个常用的注解进行了说明，
并提供定制其线程池的方法，希望对读者能有一定帮助。

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