Spring Boot 中使用 Spring Task 实现定时任务

Posted 2022-10-14 傲骄鹿先生

在日常项目开发中我们经常要使用定时任务。比如定时获取信息，发布任务等等。今天我们就来看看如何在 Spring Boot 中使用 Spring 内置的定时任务。

一、开启定时任务

Spring Boot 默认在无任何第三方依赖的情况下使用 spring-context 模块下提供的定时任务工具 Spring Task。我们只需要使用 @EnableScheduling 注解就可以开启相关的定时任务功能。如：

 然后我们就可以通过注解的方式实现自定义定时任务。

二、@Scheduled 注解实现定时任务

 只需要定义一个 Spring Bean ，然后定义具体的定时任务逻辑方法并使用 @Scheduled 注解标记该方法即可。

@Scheduled 注解中一定要声明定时任务的执行策略 cron 、fixedDelay、fixedRate 三选一。

三、执行策略

1、cron表达式

该参数接收一个cron表达式，cron表达式是一个字符串，字符串以5或6个空格隔开，分开共6或7个域，每一个域代表一个含义。

cron 表达式语法：

格式：[秒] [分] [小时] [日] [月] [周] [年]

序号	说明	是否必填	允许填写的值	允许的通配符
1	秒	是	0-59	, - * /
2	分	是	0-59	, - * /
3	时	是	0-23	, - * /
4	日	是	1-31	, - * ? / L W
5	月	是	1-12 or JAN-DEC	, - * /
6	周	是	1-7 or SUN-SAT	, - * ? / L #
7	年	否	empty 或 1970-2099	, - * /

可通过在线生成Cron表达式的工具：在线Cron表达式生成器 来生成自己想要的表达式。

通配符说明:

* 表示所有值. 例如:在分的字段上设置 "*",表示每一分钟都会触发。

? 表示不指定值。使用的场景为不需要关心当前设置这个字段的值。例如:要在每月的10号触发一个操作，但不关心是周几，所以需要周位置的那个字段设置为"?" 具体设置为 0 0 0 10 * ?

- 表示区间。例如 在小时上设置 "10-12",表示 10,11,12点都会触发。

, 表示指定多个值，例如在周字段上设置 "MON,WED,FRI" 表示周一，周三和周五触发

/ 用于递增触发。如在秒上面设置"5/15" 表示从5秒开始，每增15秒触发(5,20,35,50)。在月字段上设置'1/3'所示每月1号开始，每隔三天触发一次。

L 表示最后的意思。在日字段设置上，表示当月的最后一天(依据当前月份，如果是二月还会依据是否是润年[leap]), 在周字段上表示星期六，相当于"7"或"SAT"。如果在"L"前加上数字，则表示该数据的最后一个。例如在周字段上设置"6L"这样的格式,则表示“本月最后一个星期五"

W 表示离指定日期的最近那个工作日(周一至周五). 例如在日字段上设置"15W"，表示离每月15号最近的那个工作日触发。如果15号正好是周六，则找最近的周五(14号)触发, 如果15号是周未，则找最近的下周一(16号)触发.如果15号正好在工作日(周一至周五)，则就在该天触发。如果指定格式为 "1W",它则表示每月1号往后最近的工作日触发。如果1号正是周六，则将在3号下周一触发。(注，"W"前只能设置具体的数字,不允许区间"-").

小提示：'L'和 'W'可以一组合使用。如果在日字段上设置"LW",则表示在本月的最后一个工作日触发（一般指发工资） 。

# 序号(表示每月的第几个周几)，例如在周字段上设置"6#3"表示在每月的第三个周六.注意如果指定"#5",正好第五周没有周六，则不会触发该配置

2、fixedDelay

fixedDelay。它的间隔时间是根据上次的任务结束的时候开始计时的，只要盯紧上一次执行结束的时间即可，跟任务逻辑的执行时间无关，两个轮次的间隔距离是固定的。

3、fixedRate

 fixedRate。这个相对难以理解一些。在理想情况下，下一次开始和上一次开始之间的时间间隔是一定的。但是默认情况下 Spring Boot 定时任务是单线程执行的。当下一轮的任务满足时间策略后任务就会加入队列，也就是说当本次任务开始执行时下一次任务的时间就已经确定了，由于本次任务的“超时”执行，下一次任务的等待时间就会被压缩甚至阻塞。

 4、initialDelay

initialDelay 初始化延迟时间，也就是第一次延迟执行的时间。这个参数对 cron 属性无效，只能配合 fixedDelay 或 fixedRate 使用。如 @Scheduled(initialDelay=5000,fixedDelay = 1000) 表示第一次延迟 5000 毫秒执行，下一次任务在上一次任务结束后 1000 毫秒后执行。

四、Spring Task 的弊端

Spring Task 在实际应用中如果不明白一些机制会出现一些问题的，所以下面的一些要点十分重要。

1、单线程阻塞执行

Spring 的定时任务默认是单线程执行，多任务情况下，如果使用多线程会影响定时策略。我们来演示一下：

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

/**
 * The type Task service.
 *
 * @author felord.cn
 * @since 11 :02
 */
@Component
public class TaskService 
    /**
     * 上一次任务结束后 1 秒，执行下一次任务，任务消耗 5秒
     *
     * @throws InterruptedException the interrupted exception
     */
    @Scheduled(fixedDelay = 1000)
    public void task() throws InterruptedException 
        System.out.println("Thread Name : "
                + Thread.currentThread().getName()
                + "  i am a task : date ->  "
                + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
        Thread.sleep(5000);
    
    /**
     * 下轮任务在本轮任务开始2秒后执行. 执行时间可忽略不计
     */
    @Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void task2() 
        System.out.println("Thread Name : "
                + Thread.currentThread().getName()
                + "  i am a task2 : date ->  "
                + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
    

 

 也就是说因为单线程阻塞发生了“连锁反应”，导致了任务执行的错乱。

@EnableScheduling 注解引入了 ScheduledAnnotationBeanPostProcessor ，其 setScheduler(Object scheduler) 有以下的注释：

如果 TaskScheduler 或者 ScheduledExecutorService 没有定义为该方法的参数，该方法将在 Spring IoC 中寻找唯一的 TaskScheduler 或者 名称为 taskScheduler 的 Bean 作为参数，当然你按照查找 TaskScheduler 的方法找一个ScheduledExecutorService 也可以。要是都找不到那么只能使用本地单线程调度器了。

Spring Task 的调用顺序关系为：任务调度线程 调度 任务执行线程 执行 定时任务 所以我们按照上面定义一个 TaskScheduler 在 Spring Boot 自动配置中提供了 TaskScheduler 的自动配置：

@ConditionalOnClass(ThreadPoolTaskScheduler.class)
@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@EnableConfigurationProperties(TaskSchedulingProperties.class)
@AutoConfigureAfter(TaskExecutionAutoConfiguration.class)
public class TaskSchedulingAutoConfiguration 

	@Bean
	@ConditionalOnBean(name = TaskManagementConfigUtils.SCHEDULED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)
	@ConditionalOnMissingBean( SchedulingConfigurer.class, TaskScheduler.class, ScheduledExecutorService.class )
	public ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler(TaskSchedulerBuilder builder) 
		return builder.build();
	

	@Bean
	@ConditionalOnMissingBean
	public TaskSchedulerBuilder taskSchedulerBuilder(TaskSchedulingProperties properties,
			ObjectProvider<TaskSchedulerCustomizer> taskSchedulerCustomizers) 
		TaskSchedulerBuilder builder = new TaskSchedulerBuilder();
		builder = builder.poolSize(properties.getPool().getSize());
		Shutdown shutdown = properties.getShutdown();
		builder = builder.awaitTermination(shutdown.isAwaitTermination());
		builder = builder.awaitTerminationPeriod(shutdown.getAwaitTerminationPeriod());
		builder = builder.threadNamePrefix(properties.getThreadNamePrefix());
		builder = builder.customizers(taskSchedulerCustomizers);
		return builder;
	

该配置的自定义配置以 spring.task.scheduling 开头。同时它需要在任务执行器配置 TaskExecutionAutoConfiguration 配置后才生效。我们只需要在中对其配置属性 spring.task.execution 相关属性配置即可。

Spring Boot 的 application.properties 中相关的配置说明：

# 任务调度线程池

# 任务调度线程池大小 默认 1 建议根据任务加大
spring.task.scheduling.pool.size=1
# 调度线程名称前缀 默认 scheduling-
spring.task.scheduling.thread-name-prefix=scheduling-
# 线程池关闭时等待所有任务完成
spring.task.scheduling.shutdown.await-termination=
# 调度线程关闭前最大等待时间，确保最后一定关闭
spring.task.scheduling.shutdown.await-termination-period=


# 任务执行线程池配置

# 是否允许核心线程超时。这样可以动态增加和缩小线程池
spring.task.execution.pool.allow-core-thread-timeout=true
#  核心线程池大小 默认 8
spring.task.execution.pool.core-size=8
# 线程空闲等待时间 默认 60s
spring.task.execution.pool.keep-alive=60s
# 线程池最大数  根据任务定制
spring.task.execution.pool.max-size=
#  线程池 队列容量大小
spring.task.execution.pool.queue-capacity=
# 线程池关闭时等待所有任务完成
spring.task.execution.shutdown.await-termination=true
# 执行线程关闭前最大等待时间，确保最后一定关闭
spring.task.execution.shutdown.await-termination-period=
# 线程名称前缀
spring.task.execution.thread-name-prefix=task-

配置完后你就会发现定时任务可以并行异步执行了。

2、默认不支持分布式

Spring Task 并不是为分布式环境设计的，在分布式环境下，这种定时任务是不支持集群配置的，如果部署到多个节点上，各个节点之间并没有任何协调通讯机制，集群的节点之间是不会共享任务信息的，每个节点上的任务都会按时执行，导致任务的重复执行。我们可以使用支持分布式的定时任务调度框架，比如 Quartz、XXL-Job、Elastic Job。当然你可以借助 zookeeper 、 redis 等实现分布式锁来处理各个节点的协调问题。或者把所有的定时任务抽成单独的服务单独部署。