定时器的几种常用方案及原理

常见方案

• 单机：JDK的Timer、ScheduledThreadPoolExecutor，及Spring的@Scheduled；
• 分布式：Quartz；

JDK Timer

  实现原理： 每个定时器实例绑定一个消费线程和任务队列，业务线程提交定时任务到任务队列，任务按照下次执行时间在队列中排序；消费线程每次从队首获取任务，查看是否超过执行时间点，超过则立马执行，否则await等待，如果是周期任务则再计算下次执行时间点，将任务插入队列，如下图所示：

  优缺点： Timer为单线程模式，当某个任务很耗时时容易导致后续待执行的任务收到影响，并且如果任务执行异常也没有捕获，导致线程终止运行，因此除了一些特别简单的场景，生产环境不建议使用；

ScheduledThreadPoolExecutor

  实现原理：每个定时器实例绑定一个消费线程池和任务队列，业务线程提交定时任务到任务队列，任务按照下次执行时间在队列中排序；消费线程池中的线程每次从队首获取任务，查看是否超过执行时间点，超过则立马执行，否则await等待，如果是周期任务则再计算下次执行时间点，将任务插入队列；

• 创建实例：配置线程池和创建任务队列；
  
• 提交任务：按照下次执行时间插入队列；
  
  
• 消费线程：获取任务，执行任务；
  
• 获取任务：查看队首任务的下次执行是否达到，达到则返回任务，否则await等待任务执行时间达到；
  
    优缺点： ScheduledThreadPoolExecutor为多线程模式，单个任务的耗时不会影响到其它任务，任务执行前和执行后都可扩展（可进行监控统计和异常处理等），很多框架都是以此来扩展更多的功能，目前只支持fixRate和fixDelay两种方式，cron表达式等不支持；

@Scheduled

  实现原理：

• 生成定时任务：Spring在初始化bean后，通过postProcessAfterInitialization拦截所有标注@Scheduled注解的方法，解析注解参数转换成不同类型的定时任务，放入“定时任务列表”等待线程池进行处理；
• 选择线程池：首先在Spring容器中寻找TaskScheduler的bean（按类型和名称taskScheduler），找不到则寻找ScheduledExecutorService的bean按类型和名称taskScheduler），仍找不到则使用默认的单线程taskScheduler;

将标注@Scheduled注解的方法转换成定时任务：

查找TaskScheduler生成的线程池：

查找ScheduledExecutorService生成的线程池：
创建默认的线程池（单线程）：

  优缺点： 支持多种方式的定时任务：cron表达式、fixRate和fixDelay等，比ScheduledThreadPoolExecutor功能更全，而且属于Spring生态，使用更加方便，生产环境不建议使用；

Quartz

  实现原理： Quartz为对等部署，每台机器都有一个单独的线程QuartzSchedulerThread从数据库的QRTZ_TRIGGERS表中取出最近N秒内将要执行的任务（任务会加锁防止被其它机器获取），然后按照任务的执行时间排序，获取队首的任务判断执行时间，如果已过期则提交到线程池进行处理，否则await等待，等任务执行完成后更新下次执行时间，并释放锁；


参考：

1. springBoot中@Scheduled执行原理解析
2. 阿里P8架构师谈：Quartz调度框架详解、运用场景、与集群部署实践
3. Quartz集群原理及配置应用
4. Springboot定时任务原理及如何动态创建定时任务