一、定時(shí)任務(wù)

概念

定時(shí)任務(wù)是一種自動(dòng)化執(zhí)行特定操作的方式，可以根據(jù)預(yù)定的時(shí)間、日期或間隔周期性地執(zhí)行某些任務(wù)。

在平常的生活中，大家肯定是有設(shè)置鬧鐘的習(xí)慣，我們需要通過鬧鐘來提醒我們到這個(gè)時(shí)刻，我們應(yīng)該做指定的事情。同樣的在編程當(dāng)中，我們很多時(shí)候也是需要實(shí)現(xiàn)這樣的操作的，到達(dá)指定的時(shí)刻，我們想要我們的程序去執(zhí)行某一個(gè)事情，比如：指定時(shí)間發(fā)送郵箱、指定時(shí)間發(fā)送生日祝福……

以上的種種到達(dá)指定時(shí)間做指定事情，就是定時(shí)任務(wù)。

作用

• 自動(dòng)化任務(wù)執(zhí)行：定時(shí)任務(wù)能夠在預(yù)定的時(shí)間觸發(fā)執(zhí)行某些任務(wù)，無需人工干預(yù)。這對(duì)于需要定期執(zhí)行的重復(fù)性任務(wù)非常有效，例如數(shù)據(jù)備份、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、系統(tǒng)維護(hù)等。
• 提高效率和準(zhǔn)確性：通過定時(shí)任務(wù)，可以在特定的時(shí)間段內(nèi)自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，避免了人工操作的疏忽和錯(cuò)誤。這樣可以提高任務(wù)的執(zhí)行效率和準(zhǔn)確性，并降低因人為原因?qū)е碌腻e(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。
• 節(jié)省時(shí)間和資源：定時(shí)任務(wù)可以代替人工手動(dòng)執(zhí)行的操作，節(jié)省了大量人力資源和時(shí)間成本。同時(shí)，它也可以合理分配系統(tǒng)資源，避免任務(wù)集中導(dǎo)致的系統(tǒng)負(fù)載過高。
• 異步執(zhí)行：定時(shí)任務(wù)可以在后臺(tái)異步執(zhí)行，不會(huì)阻塞用戶的其他操作。這對(duì)于需要執(zhí)行耗時(shí)較長的任務(wù)或需要長時(shí)間運(yùn)行的操作非常有用，可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和用戶體驗(yàn)。

二、簡單定時(shí)任務(wù)實(shí)現(xiàn)方式

今天我們來討論一下在Java中如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)。定時(shí)任務(wù)在很多場景下都非常有用，例如定期執(zhí)行清理工作、數(shù)據(jù)備份、發(fā)送通知等。

在Java中，常見的可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的方式有如下幾種：

（1）線程類實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)：比如Thread、Runnable、Callable等線程類都可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)。

（2）Timer/TimerTask：Java提供了java.util.Timer和java.util.TimerTask類，可以用于創(chuàng)建定時(shí)任務(wù)。通過創(chuàng)建一個(gè)Timer對(duì)象，并調(diào)用其schedule()方法，可以指定任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行間隔。然后，創(chuàng)建一個(gè)繼承自TimerTask的子類，實(shí)現(xiàn)具體的任務(wù)邏輯，并在run()方法中定義需要執(zhí)行的代碼。最后，將該任務(wù)對(duì)象通過Timer的schedule()方法進(jìn)行調(diào)度即可。

（3）ScheduledExecutorService：Java提供了java.util.concurrent.ScheduledExecutorService接口，可以用于創(chuàng)建定時(shí)任務(wù)。通過調(diào)用ScheduledExecutorService的scheduleAtFixedRate()或scheduleWithFixedDelay()方法，可以指定任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行間隔。然后，創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的類，實(shí)現(xiàn)具體的任務(wù)邏輯，并在run()方法中定義需要執(zhí)行的代碼。最后，將該任務(wù)對(duì)象提交給ScheduledExecutorService進(jìn)行調(diào)度即可。

（4）@Scheduled注解：這個(gè)是Spring框架所提供的，通過在方法上添加@Scheduled注解，并設(shè)置相應(yīng)的時(shí)間表達(dá)式，就可以讓方法按照指定的時(shí)間間隔自動(dòng)執(zhí)行。

1. Thread線程等待（最原始最簡單方式）

創(chuàng)建一個(gè)thread，然后讓它在while循環(huán)里一直運(yùn)行著，通過sleep方法來達(dá)到定時(shí)任務(wù)的效果。

/**
 * 匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn) java.lang.Runnable 接口
 */
public class ThreadTask {
    public static void main(String[] args) {
        final long timeInterval = 1000;
 
        //創(chuàng)建線程(匿名內(nèi)部類方式)
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
                    String dateStr = sdf.format(new Date());
                    System.out.println("線程等待實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)：" + dateStr);
 
                    try {
                        Thread.sleep(timeInterval);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        //開啟線程
        thread.start();
    }
}

public class ThreadTask1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        //創(chuàng)建線程(自定義類MyRunnable實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口)
        Thread t = new Thread(runnable);
        //開啟線程
        t.start();
    }
}
 
/**
 * 自定義類MyRunnable實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口
 */
class MyRunnable implements Runnable{
    final long timeInterval = 1000;
 
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
            String dateStr = sdf.format(new Date());
            System.out.println("線程等待實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)1：" + dateStr);
 
            try {
                Thread.sleep(timeInterval);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

2. 使用java.util.Timer

JDK自帶的Timer API算是最古老的定時(shí)任務(wù)實(shí)現(xiàn)方式了。Timer是一種定時(shí)器工具，使用java.util.Timer工具類。用來在一個(gè)后臺(tái)線程計(jì)劃執(zhí)行指定任務(wù)。它可以安排任務(wù)“執(zhí)行一次”或者定期“執(zhí)行多次”。

Timer類核心方法如下：

// 在指定延遲時(shí)間后執(zhí)行指定的任務(wù)
schedule(TimerTask task,long delay);
 
// 在指定時(shí)間執(zhí)行指定的任務(wù)。（只執(zhí)行一次）
schedule(TimerTask task, Date time);
 
// 延遲指定時(shí)間（delay）之后，開始以指定的間隔（period）重復(fù)執(zhí)行指定的任務(wù)
schedule(TimerTask task,long delay,long period);
 
// 在指定的時(shí)間開始按照指定的間隔（period）重復(fù)執(zhí)行指定的任務(wù)
schedule(TimerTask task, Date firstTime , long period);
 
// 在指定的時(shí)間開始進(jìn)行重復(fù)的固定速率執(zhí)行任務(wù)
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,Date firstTime,long period);
 
// 在指定的延遲后開始進(jìn)行重復(fù)的固定速率執(zhí)行任務(wù)
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long delay,long period);
 
// 終止此計(jì)時(shí)器，丟棄所有當(dāng)前已安排的任務(wù)。
cancal()；
 
// 從此計(jì)時(shí)器的任務(wù)隊(duì)列中移除所有已取消的任務(wù)。
purge()；
 

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class TimerExample {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Task executed at: " + System.currentTimeMillis());
            }
        };
        
        Timer timer = new Timer();
        // 安排任務(wù)在1秒后執(zhí)行，并且每隔1秒執(zhí)行一次
        timer.scheduleAtFixedRate(task, 1000, 1000);
    }
}

在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)Timer對(duì)象，并用scheduleAtFixedRate方法安排一個(gè)TimerTask在1秒后開始執(zhí)行，并且每隔1秒執(zhí)行一次。

Timer 優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：JDK自帶的，簡單易用。

缺點(diǎn)：

（1）對(duì)系統(tǒng)時(shí)間敏感

Timer類的任務(wù)調(diào)度是基于絕對(duì)時(shí)間的，而不是相對(duì)時(shí)間，所以它對(duì)系統(tǒng)時(shí)間的改變非常敏感。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，可能導(dǎo)致任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的誤差。

（2）不適合高并發(fā)場景

由于Timer類使用單個(gè)線程執(zhí)行所有任務(wù)，不適合在高并發(fā)環(huán)境下使用。當(dāng)任務(wù)過多或任務(wù)執(zhí)行時(shí)間較長時(shí)，會(huì)影響整體性能和響應(yīng)性。

（3）任務(wù)的無法持久化

當(dāng)應(yīng)用程序關(guān)閉或重啟時(shí)，Timer 中已經(jīng)調(diào)度的任務(wù)會(huì)丟失。

（4）單線程執(zhí)行

Timer類內(nèi)部使用單個(gè)線程來執(zhí)行所有的定時(shí)任務(wù)。如果某個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長，會(huì)影響其他任務(wù)的執(zhí)行，可能導(dǎo)致任務(wù)被延遲。

當(dāng)一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間過長時(shí)，會(huì)影響其他任務(wù)的調(diào)度。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author water
 * @date 2024/10/5
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 定時(shí)任務(wù)1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
                String dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("進(jìn)入定時(shí)任務(wù)1：" + dateStr);
                // 休眠5秒
                try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);}
                catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
                dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("運(yùn)行定時(shí)任務(wù)1：" + dateStr);
            }
        };

        // 定時(shí)任務(wù)2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
                String dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("-----進(jìn)入定時(shí)任務(wù)2：" + dateStr);
                dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("-----運(yùn)行定時(shí)任務(wù)2：" + dateStr);
            }
        };

        // 計(jì)時(shí)器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加執(zhí)行任務(wù)（延遲 1s 執(zhí)行，每 2s 執(zhí)行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 2000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 2000);
    }
}

這段代碼展示了如何使用Java的Timer和TimerTask類來實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的調(diào)度。以下是對(duì)代碼的分析：

將timerTask安排在延遲1秒后執(zhí)行，隨后每2秒執(zhí)行一次。 將timerTask2也安排在延遲1秒后執(zhí)行，隨后每2秒執(zhí)行一次。

定時(shí)任務(wù)1第一次運(yùn)行時(shí)會(huì)在1秒后進(jìn)入并輸出時(shí)間。由于在run()方法中調(diào)用了sleep(3)，這意味著此任務(wù)在執(zhí)行期間會(huì)阻塞3秒。這會(huì)導(dǎo)致timerTask的后續(xù)執(zhí)行被延遲。

定時(shí)任務(wù)2將在1秒后運(yùn)行，并每2秒執(zhí)行一次，但由于定時(shí)任務(wù)1在運(yùn)行時(shí)阻塞了線程，可能會(huì)影響任務(wù)2的執(zhí)行頻率。

代碼的執(zhí)行結(jié)果如下，

任務(wù)調(diào)度的具體過程：

• 剛開始主程序啟動(dòng)。
• 在時(shí)間是22:14:23.108時(shí)，任務(wù)1timerTask第一次執(zhí)行，打印“進(jìn)入定時(shí)任務(wù)1”字符串。任務(wù)2也被調(diào)度開始執(zhí)行，但由于是單線程，任務(wù)2必須等待任務(wù)1完成。
• 在時(shí)間22:14:23.108到22:14:28.115時(shí)，任務(wù)1繼續(xù)執(zhí)行， 并休眠5秒，打印“運(yùn)行定時(shí)任務(wù)1”字符串。此時(shí)任務(wù)2還是處于等待狀態(tài)。
• 在時(shí)間是22:14:28.115時(shí)，任務(wù)1完成。然后此時(shí)任務(wù)2就開始執(zhí)行，打印“進(jìn)入定時(shí)任務(wù)2”和“運(yùn)行定時(shí)任務(wù)2”字符串。
• 在時(shí)間是22:14:28.116時(shí)，因?yàn)槌跏嫉膱?zhí)行間隔為2秒，所以任務(wù)1再次被調(diào)度，打印“進(jìn)入定時(shí)任務(wù)1”字符串。但由于被調(diào)度再次執(zhí)行的任務(wù)1仍在執(zhí)行，任務(wù)2再次處于等待狀態(tài)。
• 在時(shí)間是22:14:28.116到22:14:33.110時(shí)，任務(wù)1繼續(xù)執(zhí)行， 并休眠5秒，打印“運(yùn)行定時(shí)任務(wù)1”字符串。
• .....

當(dāng)任務(wù) 1 運(yùn)行時(shí)間超過設(shè)定的間隔時(shí)間時(shí)，任務(wù) 2 也會(huì)延遲執(zhí)行。 原本任務(wù) 1 和任務(wù) 2 的執(zhí)行時(shí)間間隔都是 2s，但因?yàn)槿蝿?wù) 1 執(zhí)行了 5s，因此任務(wù) 2 的執(zhí)行時(shí)間間隔也變成了10秒（和原定時(shí)間不符）。

（5）錯(cuò)誤處理能力有限

Timer線程是不會(huì)捕獲異常的，如果TimerTask拋出的了未檢查異常則會(huì)導(dǎo)致Timer線程終止，同時(shí)Timer也不會(huì)重新恢復(fù)線程的執(zhí)行，它會(huì)錯(cuò)誤的認(rèn)為整個(gè)Timer線程都會(huì)取消。同時(shí)，已經(jīng)被安排單尚未執(zhí)行的TimerTask也不會(huì)再執(zhí)行了，新的任務(wù)也不能被調(diào)度。因此如果TimerTask拋出未檢查的異常，Timer將會(huì)產(chǎn)生無法預(yù)料的行為。

（6）任務(wù)異常影響其他任務(wù)

使用 Timer 類實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)時(shí)，當(dāng)一個(gè)任務(wù)拋出異常，其他任務(wù)也會(huì)終止運(yùn)行。

Timer線程是不會(huì)捕獲異常的，如果TimerTask拋出的了未檢查異常則會(huì)導(dǎo)致Timer線程終止，同時(shí)Timer也不會(huì)重新恢復(fù)線程的執(zhí)行，它會(huì)錯(cuò)誤的認(rèn)為整個(gè)Timer線程都會(huì)取消。同時(shí)，已經(jīng)被安排單尚未執(zhí)行的TimerTask也不會(huì)再執(zhí)行了，新的任務(wù)也不能被調(diào)度。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * @author water
 * @date 2024/10/5
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 定時(shí)任務(wù)1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
                String dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("進(jìn)入定時(shí)任務(wù)1：" + dateStr);
                //發(fā)生異常
                int num = 10 / 0;
                dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("運(yùn)行定時(shí)任務(wù)1：" + dateStr);
            }
        };

        // 定時(shí)任務(wù)2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
                String dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("----進(jìn)入定時(shí)任務(wù)2：" + dateStr);
                dateStr = sdf.format(new Date());
                System.out.println("----運(yùn)行定時(shí)任務(wù)2：" + dateStr);
            }
        };
        // 計(jì)時(shí)器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加執(zhí)行任務(wù)（延遲 1s 執(zhí)行，每 2s 執(zhí)行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 2000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 2000);
    }
}

代碼的執(zhí)行結(jié)果如下， 

3. 使用JDK自帶的ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService是Java并發(fā)包（java.util.concurrent）中的一個(gè)接口， 是JAVA 1.5后新增的定時(shí)任務(wù)接口，它是基于線程池設(shè)計(jì)的定時(shí)任務(wù)類，每個(gè)調(diào)度任務(wù)都會(huì)分配到線程池中的一個(gè)線程去執(zhí)行（任務(wù)是并發(fā)執(zhí)行，互不影響）。

ScheduledExecutorService可以實(shí)現(xiàn)Timer具備的所有功能，并解決了 Timer類存在的問題提供了比Timer更強(qiáng)大的定時(shí)任務(wù)調(diào)度功能。它可以調(diào)度任務(wù)在給定的延遲后運(yùn)行，或者周期性地執(zhí)行。

注意：只有當(dāng)執(zhí)行調(diào)度任務(wù)時(shí)，ScheduledExecutorService才會(huì)真正啟動(dòng)一個(gè)線程，其余時(shí)間ScheduledExecutorService都是出于輪詢?nèi)蝿?wù)的狀態(tài)。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author water
 * @date 2024/10/5
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                String dateTime = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date());
                System.out.println("執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間：" + dateTime);
            }
        };
        // 安排任務(wù)在1秒后執(zhí)行，并且每隔1秒執(zhí)行一次
        scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)ScheduledExecutorService對(duì)象，并用scheduleAtFixedRate方法安排一個(gè)任務(wù)在1秒后開始執(zhí)行，并且每隔1秒執(zhí)行一次。

 schedule和scheduleAtFixedRate的區(qū)別

在了解schedule與scheduleAtFixedRate方法的區(qū)別之前，先看看它們的相同點(diǎn)：

• 任務(wù)執(zhí)行未超時(shí)，下次執(zhí)行時(shí)間 = 上次執(zhí)行開始時(shí)間 + period。

• 任務(wù)執(zhí)行超時(shí)，下次執(zhí)行時(shí)間 = 上次執(zhí)行結(jié)束時(shí)間。

• 在任務(wù)執(zhí)行未超時(shí)時(shí)，它們都是上次執(zhí)行時(shí)間加上間隔時(shí)間，來執(zhí)行下一次任務(wù)。而執(zhí)行超時(shí)時(shí)，都是立馬執(zhí)行。

它們的不同點(diǎn)在于側(cè)重點(diǎn)不同

• schedule方法側(cè)重保持間隔時(shí)間的穩(wěn)定。
• scheduleAtFixedRate方法更加側(cè)重于保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。

schedule側(cè)重保持間隔時(shí)間的穩(wěn)定

schedule是固定延遲，更加側(cè)重保持延遲間隔的固定性。每次都是以上一個(gè)任務(wù)的起始時(shí)間來判斷時(shí)間間隔。

schedule方法會(huì)因?yàn)榍耙粋€(gè)任務(wù)的延遲而導(dǎo)致其后面的定時(shí)任務(wù)延時(shí)。計(jì)算公式為scheduledExecutionTime(第n+1次) = realExecutionTime(第n次) + periodTime。

也就是說如果第n次執(zhí)行task時(shí)，由于某種原因這次執(zhí)行時(shí)間過長，執(zhí)行完后的systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(第n+1次)，則此時(shí)不做時(shí)隔等待，立即執(zhí)行第n+1次task。

而接下來的第n+2次task的scheduledExecutionTime(第n+2次)就隨著變成了realExecutionTime(第n+1次)+periodTime。這個(gè)方法更注重保持間隔時(shí)間的穩(wěn)定。

// 延遲1s后開始執(zhí)行任務(wù)，然后每隔2秒執(zhí)行
timer.schedule(task, 1000, 2000);

• 第0~1秒，等待狀態(tài)；
• 第1秒，第一個(gè)任務(wù)開始執(zhí)行，執(zhí)行耗時(shí)3秒；
• 計(jì)算第二個(gè)任務(wù)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間：第一個(gè)任務(wù)的起始執(zhí)行時(shí)間 + 任務(wù)執(zhí)行周期兩秒鐘 = 1+2=3，所以第3秒是第二個(gè)任務(wù)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間；
• 第4秒，第一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，但是發(fā)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)間已經(jīng)超過了第二個(gè)任務(wù)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間，所以第二個(gè)任務(wù)立即執(zhí)行，第二個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間是1秒鐘；
• 計(jì)算第三個(gè)任務(wù)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間：第二個(gè)任務(wù)起始執(zhí)行時(shí)間+任務(wù)執(zhí)行周期兩秒鐘=4+2=6，所以第三個(gè)任務(wù)是預(yù)定在第6秒執(zhí)行；
• 第5秒鐘，第二個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前是第5秒，還未到第6秒，所以還需要等待1秒鐘。

scheduleAtFixedRate保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定

scheduleAtFixedRate是固定速率，更加側(cè)重保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定性。scheduleAtFixedRate當(dāng)前任務(wù)到達(dá)規(guī)定時(shí)間一定執(zhí)行，上一個(gè)未執(zhí)行的任務(wù)會(huì)直接終止。

scheduleAtFixedRate在反復(fù)執(zhí)行一個(gè)task的計(jì)劃時(shí)，每一次執(zhí)行這個(gè)task的計(jì)劃執(zhí)行時(shí)間在最初就被定下來了，也就是scheduledExecutionTime(第n次)=firstExecuteTime +n*periodTime。

如果第n次執(zhí)行task時(shí)，由于某種原因這次執(zhí)行時(shí)間過長，執(zhí)行完后的systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(第n+1次)，則此時(shí)不做period間隔等待，立即執(zhí)行第n+1次task。

接下來的第n+2次的task的scheduledExecutionTime(第n+2次)依然還是firstExecuteTime+（n+2)*periodTime這在第一次執(zhí)行task就定下來了。說白了，這個(gè)方法更注重保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。

如果用一句話來描述任務(wù)執(zhí)行超時(shí)之后schedule和scheduleAtFixedRate的區(qū)別就是：schedule的策略是錯(cuò)過了就錯(cuò)過了，后續(xù)按照新的節(jié)奏來走；scheduleAtFixedRate的策略是如果錯(cuò)過了，就努力追上原來的節(jié)奏（制定好的節(jié)奏）。

簡而言之：schedule的策略是錯(cuò)過了就錯(cuò)過了，后續(xù)按照新的節(jié)奏來走；scheduleAtFixedRate的策略是如果錯(cuò)過了，就努力追上原來的節(jié)奏。

4. 使用SpringTask實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)

從Spring 3開始，Spring自帶了一套定時(shí)任務(wù)工具Spring-Task（基于注解 @Scheduled，@EnableScheduling 形式實(shí)現(xiàn)），可以把它看成是一個(gè)輕量級(jí)的Quartz，使用起來十分簡單，除Spring相關(guān)的包外不需要額外的包，支持注解和配置文件兩種形式。通常情況下在Spring體系內(nèi)，針對(duì)簡單的定時(shí)任務(wù)，可直接使用Spring提供的功能。

如果你在使用Spring框架，可以利用@Scheduled注解來方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)。首先，需要確保你的Spring配置中啟用了任務(wù)調(diào)度功能。如果是在Spring Boot項(xiàng)目中，需要在啟動(dòng)類上添加@EnableScheduling來開啟定時(shí)任務(wù)。

以 Spring Boot 為例，實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)只需兩步：

• 開啟定時(shí)任務(wù)
• 添加定時(shí)任務(wù)

（1）開啟定時(shí)任務(wù)

如果是在Spring Boot項(xiàng)目中，需要在啟動(dòng)類上添加@EnableScheduling來開啟定時(shí)任務(wù)

@EnableScheduling // 開啟定時(shí)任務(wù)
@SpringBootApplication
public class Job4ScheduledApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Job4ScheduledApplication.class, args);
    }
}

（2）添加定時(shí)任務(wù)

定時(shí)任務(wù)的添加只需要使用 @Scheduled 注解標(biāo)注即可，如果有多個(gè)定時(shí)任務(wù)可以創(chuàng)建多個(gè) @Scheduled 注解標(biāo)注的方法。

@Component  //@Component用于實(shí)例化類，將其類托管給 Spring 容器
public class TaskJobUtil {
    /**
     * cron表達(dá)式：表示每2秒 執(zhí)行任務(wù)
     */
    @Scheduled(cron = "0/2 * * * * ?")
    public void task() {
        System.out.println("task0-start");
        sleep(5);
        System.out.println("task0-end");
    }
 
    /**
     * fixedRate：每間隔2秒執(zhí)行一次任務(wù)
     * 注意，默認(rèn)情況下定時(shí)任務(wù)是在同一線程同步執(zhí)行的，如果任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間（如5秒）大于間隔時(shí)間，則會(huì)等待任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后直接開始下次任務(wù)
     */
    @Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void task0() {
        System.out.println("task0-start");
        sleep(5);
        System.out.println("task0-end");
    }
 
    /**
     * fixedDelay：每次延時(shí)2秒執(zhí)行一次任務(wù)
     * 注意，這里是等待上次任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，再延時(shí)固定時(shí)間后開始下次任務(wù)
     */
    @Scheduled(fixedDelay = 2000)
    public void task1() {
        System.out.println("task1-start");
        sleep(5);
        System.out.println("task1-end");
    }
 
    /**
     * initialDelay：首次任務(wù)啟動(dòng)的延時(shí)時(shí)間
     */
    @Scheduled(initialDelay = 2000, fixedDelay = 3000)
    public void task2() {
        System.out.println("task2-start");
        sleep(5);
        System.out.println("task2-end");
    }
 
    private void sleep(long time) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(time);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、分布式定時(shí)任務(wù)實(shí)現(xiàn)方式

前面所有的定時(shí)任務(wù)，無論是基于線程類，還是基于 JDK 自帶的定時(shí)任務(wù)，還是基于Spring提供的Spring Task，都無法在分布式環(huán)境下使用，并且不支持持久化，一旦服務(wù)重啟所有的定時(shí)任務(wù)都將發(fā)生丟失，所以我們需要使用到其它的第三方成熟的定時(shí)任務(wù)框架。

1. Quartz

除了JDK自帶的API之外，我們還可以使用開源的框架來實(shí)現(xiàn)，比如Quartz。Quartz是一個(gè)開源的任務(wù)調(diào)度庫，用于在Java應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)調(diào)度和作業(yè)調(diào)度。，它允許開發(fā)者通過配置或編程方式定義、調(diào)度和管理任務(wù)。

使用Quartz可以開發(fā)一個(gè)或者多個(gè)定時(shí)任務(wù)，每個(gè)定時(shí)任務(wù)可以單獨(dú)指定執(zhí)行的時(shí)間，例如每隔1小時(shí)執(zhí)行一次、每個(gè)月第一天上午10點(diǎn)執(zhí)行一次、每個(gè)月最后一天下午5點(diǎn)執(zhí)行一次等。

Quartz既可以單獨(dú)使用也可以跟spring框架整合使用，在實(shí)際開發(fā)中一般會(huì)使用后者。

（1）Quartz的核心功能包括：

• 任務(wù)調(diào)度：定義任務(wù)的執(zhí)行計(jì)劃，并在指定時(shí)間或周期性執(zhí)行任務(wù)。
• 任務(wù)管理：管理和控制任務(wù)的生命周期，如啟動(dòng)、暫停、刪除等。
• 持久化：支持將任務(wù)的狀態(tài)持久化到數(shù)據(jù)庫，以便在應(yīng)用重啟后恢復(fù)任務(wù)狀態(tài)。

（2）Quartz架構(gòu)圖如下：

Quartz主要由以下幾個(gè)核心組件組成：

• Scheduler：調(diào)度器，是Quartz的核心，用于管理和調(diào)度任務(wù)。
• Job：任務(wù)接口，定義任務(wù)的執(zhí)行邏輯，即具體要執(zhí)行的任務(wù)。所有Quartz任務(wù)必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。
• JobDetail：任務(wù)細(xì)節(jié)對(duì)象，定義了任務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行參數(shù)。
• Trigger：觸發(fā)器，定義了任務(wù)的觸發(fā)條件，如時(shí)間、周期等。
  • SimpleTrigger
  • CronTirgger：和 Unix 的 cron 機(jī)制基本一樣，基于通用的公歷。
  • DateIntervalTrigger
  • NthIncludedDayTrigger
• JobDataMap：任務(wù)數(shù)據(jù)映射，用于傳遞任務(wù)執(zhí)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)。

JobDetail就是對(duì)job的定義，而job是具體執(zhí)行的邏輯內(nèi)容。 具體的執(zhí)行的邏輯需要實(shí)現(xiàn) job類，并實(shí)現(xiàn)execute方法。如果使用JobDetail來定義，那么每次調(diào)度都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)new job實(shí)例，這樣帶來的好處就是任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的時(shí)候，互不干擾，不會(huì)對(duì)臨界資源造成影響。

（3）Quartz的使用步驟

使用Quartz進(jìn)行定時(shí)任務(wù)調(diào)度通常包括以下步驟：

• 創(chuàng)建任務(wù)類：實(shí)現(xiàn)Job接口，定義任務(wù)的執(zhí)行邏輯。
• 配置調(diào)度器：創(chuàng)建并配置Scheduler實(shí)例。
• 定義任務(wù)細(xì)節(jié)：創(chuàng)建JobDetail對(duì)象，指定任務(wù)類及其參數(shù)。
• 定義觸發(fā)器：創(chuàng)建Trigger對(duì)象，指定任務(wù)的觸發(fā)條件。
• 啟動(dòng)調(diào)度器：將任務(wù)細(xì)節(jié)和觸發(fā)器注冊到調(diào)度器，并啟動(dòng)調(diào)度器。

示例：使用Quartz進(jìn)行定時(shí)任務(wù)調(diào)度

以下是一個(gè)使用Quartz進(jìn)行定時(shí)任務(wù)調(diào)度的完整示例：

（1）創(chuàng)建任務(wù)類

在這個(gè)示例中，HelloJob類實(shí)現(xiàn)了Job接口，定義了任務(wù)的執(zhí)行邏輯，即打印一條消息。

import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;

public class HelloJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
        System.out.println("Hello, Quartz!");
    }
}

HelloJob 類該類實(shí)現(xiàn)了 Job 接口。實(shí)現(xiàn)了Quartz 調(diào)度器調(diào)用的核心方法 execute 方法。

execute 方法的JobExecutionContext context 參數(shù)允許作業(yè)訪問調(diào)度上下文中的信息，如觸發(fā)器、調(diào)度器等。在方法體內(nèi)，使用 System.out.println("Hello, Quartz!"); 打印一條簡單的消息，表示作業(yè)被執(zhí)行。

（2）配置調(diào)度器

在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)調(diào)度器，并定義了一個(gè)任務(wù)和一個(gè)觸發(fā)器。任務(wù)HelloJob每10秒執(zhí)行一次，并在控制臺(tái)上打印消息。

import org.quartz.JobBuilder;
import org.quartz.JobDetail;
import org.quartz.JobDataMap;
import org.quartz.JobKey;
import org.quartz.Scheduler;
import org.quartz.SchedulerException;
import org.quartz.SchedulerFactory;
import org.quartz.Trigger;
import org.quartz.TriggerBuilder;
import org.quartz.CronScheduleBuilder;
import org.quartz.SimpleScheduleBuilder;
import org.quartz.JobBuilder;
import org.quartz.JobDetail;
import org.quartz.Trigger;
import org.quartz.TriggerBuilder;
import org.quartz.CronScheduleBuilder;
import org.quartz.SimpleScheduleBuilder;

public class QuartzExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 創(chuàng)建調(diào)度器工廠
            SchedulerFactory schedulerFactory = new org.quartz.impl.StdSchedulerFactory();
            Scheduler scheduler = schedulerFactory.getScheduler();

            // 定義任務(wù)細(xì)節(jié)
            JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob.class)
                .withIdentity("myJob", "group1")
                .usingJobData("key", "value") // 傳遞任務(wù)數(shù)據(jù)
                .build();

            // 定義觸發(fā)器
            Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity("myTrigger", "group1")
                .startNow()
                .withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule()
                    .withIntervalInSeconds(10) // 每10秒執(zhí)行一次
                    .repeatForever())
                .build();

            // 將任務(wù)細(xì)節(jié)和觸發(fā)器注冊到調(diào)度器
            scheduler.scheduleJob(jobDetail, trigger);
            // 啟動(dòng)調(diào)度器
            scheduler.start();
        } catch (SchedulerException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建一個(gè)調(diào)度器工廠的實(shí)例schedulerFactory，使用默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度器工廠。從調(diào)度器工廠獲取一個(gè)調(diào)度器實(shí)例scheduler，用于安排和執(zhí)行任務(wù)。

然后，創(chuàng)建一個(gè)新的任務(wù)細(xì)節(jié)，指定作業(yè)類為 HelloJob。該類應(yīng)該實(shí)現(xiàn) org.quartz.Job 接口。為任務(wù)指定唯一的標(biāo)識(shí)符，名稱為 "myJob"，組名為 "group1"。通過 JobDataMap 向任務(wù)傳遞參數(shù)，方便在作業(yè)執(zhí)行時(shí)使用。構(gòu)建最終的 JobDetail 對(duì)象。

創(chuàng)建一個(gè)新的觸發(fā)器構(gòu)建器實(shí)例，為觸發(fā)器指定唯一的標(biāo)識(shí)符，名稱為 "myTrigger"，組名為 "group1"，設(shè)置觸發(fā)器為立即開始執(zhí)行。使用簡單調(diào)度器定義觸發(fā)規(guī)則：設(shè)置觸發(fā)器每 10 秒執(zhí)行一次，并且使觸發(fā)器無限期重復(fù)執(zhí)行。構(gòu)建最終的 Trigger 對(duì)象。

將任務(wù)和觸發(fā)器注冊到調(diào)度器中，使其能夠根據(jù)觸發(fā)器的調(diào)度規(guī)則執(zhí)行任務(wù)。

啟動(dòng)調(diào)度器，使其開始調(diào)度任務(wù)。

（3）使用Cron表達(dá)式

Quartz支持使用Cron表達(dá)式來定義更復(fù)雜的觸發(fā)條件。Cron表達(dá)式是一種字符串格式，用于表示任務(wù)的觸發(fā)時(shí)間。以下是一個(gè)使用Cron表達(dá)式的示例：

Trigger cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger()
    .withIdentity("myCronTrigger", "group1")
    .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("0 0/5 * * * ?")) // 每5分鐘執(zhí)行一次
    .build();

在這個(gè)示例中，創(chuàng)建了一個(gè)名為 "myCronTrigger" 的 Cron 觸發(fā)器，它每 5 分鐘觸發(fā)一次。Cron表達(dá)式"0 0/5 * * * ?"表示任務(wù)將在每5分鐘的開始時(shí)刻執(zhí)行一次。

Quartz的持久化

Quartz支持將任務(wù)的狀態(tài)持久化到數(shù)據(jù)庫，以便在應(yīng)用重啟后恢復(fù)任務(wù)狀態(tài)。要使用持久化功能，需要配置Quartz的持久化存儲(chǔ)。

（1）配置持久化存儲(chǔ)

在quartz.properties文件中配置數(shù)據(jù)庫連接和持久化存儲(chǔ)，

org.quartz.jobStore.class = org.quartz.impl.jdbcjobstore.JobStoreTX
org.quartz.jobStore.driverDelegateClass = org.quartz.impl.jdbcjobstore.StdJDBCDelegate
org.quartz.jobStore.dataSource = myDS
org.quartz.jobStore.tablePrefix = QRTZ_
org.quartz.jobStore.isClustered = true

還需要配置數(shù)據(jù)源myDS，以便Quartz能夠連接到數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)庫表

Quartz提供了創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表的SQL腳本，可以在Quartz官網(wǎng)下載。執(zhí)行這些腳本將創(chuàng)建Quartz所需的表。

2. XXL-Job

XXL-Job是一個(gè)輕量級(jí)分布式任務(wù)調(diào)度平臺(tái)。特點(diǎn)是平臺(tái)化，易部署，開發(fā)迅速、學(xué)習(xí)簡單、輕量級(jí)、易擴(kuò)展。由調(diào)度中心和執(zhí)行器功能完成定時(shí)任務(wù)的執(zhí)行。調(diào)度中心負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度，執(zhí)行器負(fù)責(zé)接收調(diào)度并執(zhí)行。

3. Elastic-Job

Elastic-Job是一個(gè)開源的分布式任務(wù)調(diào)度解決方案，它是基于Java的輕量級(jí)分布式調(diào)度框架。

比較

三者的比較

• 功能和特性：
  • Quartz：Quartz是一個(gè)功能強(qiáng)大的作業(yè)調(diào)度框架，支持靈活的任務(wù)調(diào)度策略、分布式集群、任務(wù)持久化等特性。它具有豐富的API和擴(kuò)展點(diǎn)，可以根據(jù)需求進(jìn)行定制開發(fā)和擴(kuò)展。
  • XXL-Job：XXL-Job是一個(gè)分布式任務(wù)調(diào)度平臺(tái)，提供了可視化操作界面、多種任務(wù)調(diào)度方式、分片任務(wù)支持等特性。它注重于任務(wù)的管理和監(jiān)控，并提供了報(bào)警與告警功能。
  • Elastic-Job：Elastic-Job是一個(gè)輕量級(jí)的分布式任務(wù)調(diào)度解決方案，支持分布式任務(wù)調(diào)度、彈性擴(kuò)縮容、任務(wù)監(jiān)控和管理等特性。它注重于任務(wù)的彈性擴(kuò)展和容錯(cuò)機(jī)制。
• 分布式支持：
  • Quartz：Quartz在分布式場景中需要基于數(shù)據(jù)庫鎖來保證操作的唯一性，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的異步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)高可用性。但它沒有執(zhí)行層面的任務(wù)分片機(jī)制。
  • XXL-Job：XXL-Job提供了分布式集群的支持，可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的負(fù)載均衡和高可用性。它支持分片任務(wù)和動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的特性。
  • Elastic-Job：Elastic-Job支持分布式任務(wù)調(diào)度，具備彈性擴(kuò)縮容能力，可以根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行情況動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
• 可視化和管理界面：
  • Quartz：Quartz本身沒有提供可視化的任務(wù)管理界面，需要通過其他工具或自行開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。
  • XXL-Job：XXL-Job提供了簡潔直觀的任務(wù)管理界面，方便用戶進(jìn)行任務(wù)的創(chuàng)建、編輯、狀態(tài)查看等操作。
  • Elastic-Job：Elastic-Job提供了任務(wù)監(jiān)控和管理功能，可以查看任務(wù)的執(zhí)行日志、運(yùn)行狀態(tài)、統(tǒng)計(jì)信息等。

• 社區(qū)活躍度和生態(tài)系統(tǒng)：
  • Quartz：Quartz是一個(gè)非常成熟且廣泛使用的作業(yè)調(diào)度框架，擁有強(qiáng)大的社區(qū)支持和豐富的生態(tài)系統(tǒng)。
  • XXL-Job：XXL-Job也有一個(gè)活躍的社區(qū)，并且在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。
  • Elastic-Job：Elastic-Job相對(duì)較新，并且社區(qū)規(guī)模較小，但其在分布式任務(wù)調(diào)度領(lǐng)域有一定的影響力。
• 應(yīng)用場景：
  • Quartz在功能和擴(kuò)展性上非常強(qiáng)大，適用于復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度需求。
  • XXL-Job注重于任務(wù)管理和監(jiān)控，并提供了可視化的操作界面。
  • Elastic-Job輕量級(jí)且具備分布式任務(wù)調(diào)度和彈性擴(kuò)縮容能力。

四、總結(jié)

（1）線程+休眠實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)，是最簡單實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的方式了，但這只是提供一種思路，實(shí)習(xí)開發(fā)中幾乎不會(huì)使用。

（2）JDK自帶的定時(shí)任務(wù)Timer和ScheduledExecutorService，我們需要了解兩者的區(qū)別。

• Timer是單線程的，一旦發(fā)生異常，將終止所有的任務(wù)；Timer是絕對(duì)時(shí)間的，會(huì)受到系統(tǒng)時(shí)間的影響。
• ScheduledExecutorService是基于線程池，是多線程的，一旦發(fā)生異常，不會(huì)終止所有的任務(wù)；ScheduledExecutorService是相對(duì)時(shí)間 ，不會(huì)受到系統(tǒng)時(shí)間的影響。
• 注意區(qū)固定間隔和固定頻率的區(qū)別。

（3）Spring Task實(shí)現(xiàn)的定時(shí)任務(wù)是基于線程池，是多線程的，一旦發(fā)生異常，不會(huì)終止所有的任務(wù)；基于相對(duì)時(shí)間，不會(huì)受到系統(tǒng)時(shí)間的影響。

（4）分布式定時(shí)任務(wù)，一般是直接使用第三方成熟的定時(shí)任務(wù)框架，當(dāng)然如果你公司資金充足可以選擇開發(fā)定制化定時(shí)任務(wù)框架。選用開源的第三方成熟定時(shí)任務(wù)框架，好處在于功能完善、免費(fèi)，代碼質(zhì)量也是有保障的。

如果你當(dāng)前系統(tǒng)比較小，或者說沒那么在意可靠性，可以選用 JDK自帶的定時(shí)任務(wù)或者是SpringTask，否則就選用分布式定時(shí)任務(wù)框架，輕量級(jí)就可以選用 XXL-Job，大型系統(tǒng)可以選用Quartz。

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