[spring]task标签及定时任务相关

一、 前言

本篇文章主要分为以下三部分：

• applicationContext.xml-task命名空间中各配置项的回顾及梳理；
• Spring Task定时任务的实现（注解方式）；
• Spring Task的问题及相关解决方式；

本次学习使用的Spring的版本：4.3.15。

二、Spring Task

1. 半注解半XML配置

  前面我们依次重新梳理了beans，mvc，context等命名空间的各项配置，今天我们再来看一下task命名空间的一些配置项。简单来说，task命名空间是Spring Framework中用于支持定时任务和异步调用的。首先，要引入task命名空间：

xmlns:task="http://www.springframework.org/schema/task

http://www.springframework.org/schema/task 
http://www.springframework.org/schema/task/spring-task.xsd

1.1 task:annotation-driven标签

该标签是task命名空间中最基础的标签，用于开启定时任务和异步调用的注解支持，来简单看下该注解的几个属性：

1. scheduler，配置对应的定时任务对象，如果没有配置，默认将使用TaskScheduler实例；
2. executor，配置对应的异步执行的对象，如果没有配置，默认将使用SimpleAsyncTaskExecutor实例；
3. exception-handler，在异步执行期间，抛出的异常的实例，默认使用SimpleAsyncUncaughtExceptionHandler，抛出的异常不会被程序捕获到；
4. proxy-target-class，是否要创建CGLIB代理，默认是false，也就是创建的是基于Java接口的代理；
5. mode，异步调用的模式，默认的异步调用是通过Spring AOP来实现的，不过我们可以通过该属性指定是否需要使用Aspectj的支持，使用Spring Aop代理时还可以通过proxy-target-class属性指定是否需要强制使用CGLIB做基于Class的代理；该属性有两个选项：proxy，aspectj；

1.2 task:executor标签

该标签是用于对任务执行的通用配置，可用于执行不同的任务策略：同步的，异步的，使用线程池的等。通常用于异步调用，来简单看下属性：

1. id，这个不多说了，对应的executor的实例名称，通常是executor，也就是ThreadPoolTaskExecutor实例，一般用于Async异步执行的时候需要配置对应的executor；
2. pool-size，线程池中线程的数量(单个值或者范围，如5-10)；如果为10，表示核心线程数是10，最大线程数也是10；如果是5-10，表示核心线程数是5，最大线程数是10；如果不指定，则默认核心线程数是1，最大线程数是Integer.MAX_VALUE；最大线程数只有在队列容量不是无限制的时候才有用；
3. queue-capacity，队列容量，如果没有指定，默认Integer.MAX_VALUE；
4. keep-alive，表示超过核心线程数的线程 在完成任务之后，处于空闲状态的时间限制，也就是说过了这段时间之后，线程会终止掉，单位是秒；为0会导致多余的线程在执行完任务后立即终止，而不需要在任务队列中执行后续工作；

5. rejection-policy，线程池中的任务队列满了以后对于新任务的处理策略：
   • ABORT 默认，抛出异常，然后不执行相应的任务；
   • DISCARD 不执行任务，也不抛出异常，也就是忽略这个任务；
   • DISCARD_OLDEST 将队列中最旧的那个任务丢弃，执行新任务；
   • CALLER_RUNS 不在新线程中执行任务，而是强制由调用者所在的线程来执行；

1.3 task:scheduler标签

该标签很简单，配置项不多，是用于定时任务相关的统一的配置，来看下属性：

1. id，用于定时调度任务的ThreadPoolTaskScheduler的bean的id，一般用于@Scheduled定时任务执行；
2. pool-size，定时调度线程池的大小，默认是1;

1.4 task:scheduled-tasks和task:scheduled标签

  task:scheduled-tasks标签及其子标签task:scheduled是用于配置具体的定时任务，该标签唯一的属性scheduler指定定时任务使用的scheduler实例，我们来看下task:scheduled标签的一些属性：

1. ref，所引用的schedule的实例id；
2. method，定时任务要调用的方法的名称；
3. cron，cron表达式，这个就不多介绍了，网上有许多详细的介绍；
4. fixed-delay，fixed-rate，initial-delay，这三个属性在前篇文章中已经详细介绍过了，这里不多介绍了，文章地址[spring注解]Spring相关注解(四)，然后ctrl + f，搜索scheduled字符串即可；
5. trigger，实现触发器接口的bean；

1.5 简单总结

  到这，task标签的配置项已经介绍完了，这里的配置其实是一种半注解半XML的形式，上述配置项配置完之后，我们就可以使用注解Async 和Scheduled来完成我们的异步调用和定时调度任务了。简单贴一下我们常用的配置形式：

2. 注解形式

2.1 具体实现

  上面的配置其实不是完全注解的形式，在上述配置中，我们可以通过task:scheduled标签来执行定时任务，也可以通过注解@Scheduled来执行定时任务。而这里，我们来看一下完全使用注解的形式：

1. 在定时任务对象上添加两个用于开关的注解：@EnableScheduling(开启定时调度任务)，@EnableAsync(开启异步执行)；
2. 定义用于定时调用的schedule实例和用于异步执行的executor实例，然后在需要调用的地方使用注解@Scheduled和@Async；

我们来简单看下实例：

@EnableWebMvc
@EnableScheduling
@EnableAsync
public class SpringConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {

    @Bean
    public TaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        taskScheduler.setPoolSize(5);
        return taskScheduler;
    }

    @Bean
    public TaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        taskExecutor.setMaxPoolSize(12);
        taskExecutor.setCorePoolSize(4);
        return taskExecutor;
    }
}

这里简单介绍下TaskExecutor：

TaskExecutor，任务执行接口，可用于执行不同的任务策略：同步的，异步的，使用线程池的等；TaskExecutor和java.util.concurrent.Executor接口是相同的，实际上，它的存在主要是为了在使用线程池的时候，将对Java5的依赖抽象出来；该接口只有一个execute(Runnable task)方法，它根据线程池的语义和配置，来接受一个执行任务。

而针对执行任务的@Scheduled和@Async注解，在前文也已经介绍过了，这里就不再多介绍了，只简单说下@Async：

Async 注解用于类或者方法，用于标识某个方法或某个类的所有方法都是异步执行的，方法被调用的时候，会在新线程中执行，而调用它的方法会在原来的线程中执行；

2.2 其他说明

1. TaskExecutor的实现类有许多，比如SimpleAsyncTaskExecutor，SyncTaskExecutor，ConcurrentTaskExecutor，SimpleThreadPoolTaskExecutor，ThreadPoolTaskExecutor等，而这里最常用的就是基于线程池的实现ThreadPoolTaskExecutor，有兴趣的可以看下它的常用参数，都很简单这里就不多说了，如果要了解更多，可以参考后面给出的官方文档地址。

2. @Async注解标识的方法默认会被指定的TaskExecutor执行，如果需要针对某个特定的异步执行使用一个特定的TaskExecutor，则可以通过@Async的value属性指定需要使用的TaskExecutor对应的bean名称；至于该注解的其他属性，这里就不多说了。

2.3 注意事项

  使用@Async注解标识的方法进行异步调用是通过Spring AOP来实现的，所以@Async注解的方法必须是public方法，且必须是外部调用。这点其实和Transactional注解是类似的，也就是在同一个类中，一个方法调用另一个有注解的方法，注解是不会生效的。

3. Spring Task的集群问题

  使用Spring的注解@Scheduled可以很方便的执行一个定时任务，单台服务器下是没有问题的，如果在多台服务器做负载均衡的情况下，有可能会出现定时任务的重复执行的问题，因为集群的各台服务器之间数据是不会共享的，每台服务器上的任务都会按时执行。这种情况其实就是集群环境下的状态同步问题，针对这种情况，我们需要考虑的就是如何保证在同一时刻只有一个任务在执行。

3.1 借助数据库Mysql来实现

  由于数据库本身的锁机制，我们可以借助数据库来实现，其实也就是说两个任务同时操作表里的一条记录，只有一条能操作成功，我们可以借助数据库排他锁的这个特性来实现。

当然这种情况有一些问题需要考虑，比如说某台服务器挂了数据库锁的释放，表中记录状态的维护等。

3.2 基于redis实现

  其实这个问题就是一个任务互斥的问题，如果学过操作系统的话，就很好理解，就是操作系统中所谓的PV操作，也就是说，声明一个分布式互斥锁，一台服务器获得锁后，改变锁状态，然后执行任务，任务完成还原状态；另一台服务器获取锁，如果是锁定状态，说明正在有其他服务器执行，不执行任何操作，直接结束。

1. 我们可以借助Redis的原子特性，使用递增递减方法来实现，如果使用jedis来操作的话，使用incr和decr来实现；
2. 无论任务是否执行成功，一定要记得执行状态的还原，也就是锁失效状态，这种可以通过指定超时时间来实现；同样，如果服务器重启，记得重置该锁的状态；
3. 超时时间的设置不要大于两次任务间隔的时间；

简单写下代码：

String cacheKeyPV = ...;

@PostConstruct
public void init() {
    // 封装方法，设置超时时间等
    jedis.incr(cacheKeyPV);
}

try {
    //P：设置为1
    // 借助jedis的expire等方法简单封装一下incr
    long resources = jedis.incr(cacheKeyPV,10, CacheTimeUnit.SECOND);
    if(resources == 1) {
        // 执行操作
    }
} catch (Exception e) {
    // exception
} finally {
    try {
        //V：重新设置为0
        jedis.decr(cacheKeyPV) ;
    } catch (Exception e) {
        // catch
    }
}

3.3 Quartz框架

  Quartz框架是一个优秀的框架，功能十分强大，支持集群环境下的任务调度，但功能有点复杂，对于一些常规的简单的项目，是不建议使用的，如果有兴趣的，可以了解下。

3.4 借助一些开源的分布式任务调度系统

  目前，市面上有许多开源的分布式的任务调度系统，比如说LTS，Elastic-Job，Uncode-Schedule等，如果需要了解更多，可以参考：https://my.oschina.net/editorial-story/blog/883856

参考地址：
官方文档：Spring4.3.15.Release-docs-html-scheduling
官方文档的中文翻译可参考的一篇文章：https://www.jianshu.com/p/69e44b93bb47
Spring API地址：https://docs.spring.io/spring/docs/
其他参考自：在同一个类中，一个方法调用另外一个有注解方法失败的原因
另外，刚兴趣的童鞋可以再去看下操作系统的PV操作，这个很有意思的。