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定时任务是每个业务常见的需求，比如每分钟扫描超时支付的订单，每小时清理一次数据库历史数据，每天统计前一天的数据并生成报表等等。
01
Java 中自带的解决方案
Cloud Native
1
使用 Timer
创建 java.util.TimerTask 任务，在 run 方法中实现业务逻辑。通过 java.util.Timer 进行调度，支持按照固定频率执行。所有的 TimerTask 是在同一个线程中串行执行，相互影响。也就是说，对于同一个 Timer 里的多个 TimerTask 任务，如果一个 TimerTask 任务在执行中，其它 TimerTask 即使到达执行的时间，也只能排队等待。如果有异常产生，线程将退出，整个定时任务就失败。

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


public class TestTimerTask {   


    public static void main(String[] args) {
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("hell world");
            }
        };
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(timerTask, 10, 3000);
    }  


}

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2
使用 ScheduledExecutorService
基于线程池设计的定时任务解决方案，每个调度任务都会分配到线程池中的一个线程去执行，解决 Timer 定时器无法并发执行的问题，支持 fixedRate 和 fixedDelay。
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestTimerTask {

public static void main(String[] args) {
    ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(5);
    //按照固定频率执行，每隔5秒跑一次
    ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("hello fixedRate");
        }
    }, 0, 5, TimeUnit.SECONDS);


    //按照固定延时执行，上次执行完后隔3秒再跑
    ses.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("hello fixedDelay");
        }
    }, 0, 3, TimeUnit.SECONDS);
}

}
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02
Spring 中自带的解决方案
Cloud Native
Springboot 中提供了一套轻量级的定时任务工具 Spring Task，通过注解可以很方便的配置，支持 cron 表达式、fixedRate、fixedDelay。
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {

/**
 * 每分钟的第30秒跑一次
 */
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws InterruptedException {
    System.out.println("hello cron");
}


/**
 * 每隔5秒跑一次
 */
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void task2() throws InterruptedException {
    System.out.println("hello fixedRate");
}


/**
 * 上次跑完隔3秒再跑
 */
@Scheduled(fixedDelay = 3000)
public void task3() throws InterruptedException {
    System.out.println("hello fixedDelay");
}

}
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Spring Task 相对于上面提到的两种解决方案，最大的优势就是支持 cron 表达式，可以处理按照标准时间固定周期执行的业务，比如每天几点几分执行。
03
业务幂等解决方案
Cloud Native
现在的应用基本都是分布式部署，所有机器的代码都是一样的，前面介绍的 Java 和 Spring 自带的解决方案，都是进程级别的，每台机器在同一时间点都会执行定时任务。这样会导致需要业务幂等的定时任务业务有问题，比如每月定时给用户推送消息，就会推送多次。
于是，很多应用很自然的就想到了使用分布式锁的解决方案。即每次定时任务执行之前，先去抢锁，抢到锁的执行任务，抢不到锁的不执行。怎么抢锁，又是五花八门，比如使用 DB、zookeeper、redis。
1
使用 DB 或者 Zookeeper 抢锁
使用 DB 或者 Zookeeper 抢锁的架构差不多，原理如下：

定时时间到了，在回调方法里，先去抢锁。
抢到锁，则继续执行方法，没抢到锁直接返回。
执行完方法后，释放锁。

示例代码如下：
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {

/**
 * 每分钟的第30秒跑一次
 */
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws Exception {
    String lockName = "task1";
    if (tryLock(lockName)) {
        System.out.println("hello cron");
        releaseLock(lockName);
    } else {
        return;
    }
}


private boolean tryLock(String lockName) {
    //TODO
    return true;
}


private void releaseLock(String lockName) {
    //TODO
}

}
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当前的这个设计，仔细一点的同学可以发现，其实还是有可能导致任务重复执行的。比如任务执行的非常快，A 这台机器抢到锁，执行完任务后很快就释放锁了。B 这台机器后抢锁，还是会抢到锁，再执行一遍任务。
2
使用 redis 抢锁
使用 redis 抢锁，其实架构上和 DB/zookeeper 差不多，不过 redis 抢锁支持过期时间，不用主动去释放锁，并且可以充分利用这个过期时间，解决任务执行过快释放锁导致任务重复执行的问题，架构如下：

示例代码如下：
@Component
@EnableScheduling
public class MyTask {

/**
 * 每分钟的第30秒跑一次
 */
@Scheduled(cron = "30 * * * * ?")
public void task1() throws InterruptedException {
    String lockName = "task1";
    if (tryLock(lockName, 30)) {
        System.out.println("hello cron");
        releaseLock(lockName);
    } else {
        return;
    }
}


private boolean tryLock(String lockName, long expiredTime) {
    //TODO
    return true;
}


private void releaseLock(String lockName) {
    //TODO
}

}
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看到这里，可能又会有同学有问题，加一个过期时间是不是还是不够严谨，还是有可能任务重复执行？
——的确是的，如果有一台机器突然长时间的 fullgc，或者之前的任务还没处理完（Spring Task 和 ScheduledExecutorService 本质还是通过线程池处理任务），还是有可能隔了 30 秒再去调度任务的。
3
使用 Quartz
Quartz  [  1]   是一套轻量级的任务调度框架，只需要定义了 Job（任务），Trigger（触发器）和 Scheduler（调度器），即可实现一个定时调度能力。支持基于数据库的集群模式，可以做到任务幂等执行。

Quartz 支持任务幂等执行，其实理论上还是抢 DB 锁，我们看下 quartz 的表结构：

其中，QRTZ_LOCKS 就是 Quartz 集群实现同步机制的行锁表，其表结构如下：
--QRTZ_LOCKS表结构
CREATE TABLE QRTZ_LOCKS (
LOCK_NAME varchar(40) NOT NULL,
PRIMARY KEY (LOCK_NAME)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

--QRTZ_LOCKS记录
+-----------------+
| LOCK_NAME |
+-----------------+
| CALENDAR_ACCESS |
| JOB_ACCESS |
| MISFIRE_ACCESS |
| STATE_ACCESS |

TRIGGER_ACCESS