Spring Boot 面试题——定时任务

1.什么是 cron 表达式？如何使用？

（1）cron 表达式是一个用于指定定时任务执行时间的字符序列。它由 6 个或 7 个域组成，中间使用空格分开，每个域分别表示秒、分、小时、日期、月份、星期和年（可省略）。cron 表达式有如下两种语法格式：

• Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek Year
• Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek

（2）每一个域可出现的字符如下：

• Seconds：可出现", - * /"四个字符，有效范围为 0-59 的整数；
• Minutes：可出现", - * /"四个字符，有效范围为 0-59 的整数；
• Hours：可出现", - * /"四个字符，有效范围为 0-23 的整数；
• DayofMonth：可出现", - * / ? L W C"八个字符，有效范围为 0-31 的整数；
• Month：可出现", - * /"四个字符，有效范围为 1-12 的整数或 JAN-DEC；
• DayofWeek：可出现", - * / ? L C #"八个字符，有效范围为 1-7 的整数或 SUN-SAT 两个范围。1 表示星期天，2 表示星期一， 依次类推；
• Year：可出现", - * /"四个字符，有效范围为 1970-2099 年；

（3）每一个域都使用数字，但还可以出现如下特殊字符，它们的含义是：

• *：表示匹配该域的任意值，假如在 Minutes 域使用 *，即表示每分钟都会触发事件。
• ?：只能用在 DayofMonth 和 DayofWeek 两个域。它也匹配域的任意值，但实际不会。因为 DayofMonth 和 DayofWeek 会相互影响。例如想在每月的 20 日触发调度，不管 20 日到底是星期几，则只能使用如下写法：13 13 15 20 * ?，其中最后一位只能用 ?，而不能使用 *，如果使用 * 表示不管星期几都会触发，实际上并不是这样。
• -：表示范围，例如在 Minutes 域使用 5-20，表示从 5 分到 20 分钟每分钟触发一次。
• /：表示数值的增量，简单来说，比如分写上 0/5 表示从0分开始，每隔 5 分钟。
• ,：表示列出枚举值值。例如：在 Minutes 域使用5,20，则意味着在第 5 和第 20 分钟分别触发一次。
• L：表示最后，只能出现于 DayofWeek 和 DayofMonth 域，如果在 DayofWeek 域使用5L，意味着在最后的一个星期四触发。
• W：表示有效工作日（周一到周五），只能用于 DayofMonth 域，系统将在离指定日期的最近的有效工作日触发事件。例如：在 DayofMonth 使用 5W，如果 5 日是星期六，则将在最近的工作日：星期五，即 4 日触发。如果 5 日是星期天，则在 6 日（周一）触发；如果 5 日在星期一到星期五中的一天，则就在 5 日触发。另外一点，W 的最近寻找不会跨过月份。
• LW：这两个字符可以连用，表示在某个月最后一个工作日，即最后一个非周六周末的日期。
• #：用于确定每个月第几个星期几，只能用于 DayofWeek 域，例如在 4#2，表示某月的第二个星期三。

（4）通过这些符号的组合，cron 表达式可以非常灵活地指定任务的执行时间。例如，0 0 12 * * ? 表示每天中午 12 点执行任务，0 0/5 * * * ?表示每隔 5 分钟执行任务。cron 表达式的格式非常有规律，因此很容易书写和修改，同时也非常强大和灵活。在 Java 中，可以使用类库Quartz 和 Spring 的 @Scheduled 注解等来支持 cron 表达式。

① 参考自cron 百度百科。
② 有时编写复杂的 cron 表达式比较麻烦，因此我们可以通过在线 cron 表达式生成器来辅助我们。

2.@Scheduled 注解有什么作用？

（1）@Scheduled 注解用于创建定时任务，通过使用该注解，可以在指定的时间间隔内反复执行带有注解的方法。@Scheduled 注解支持 cron 表达式、固定速率和固定延迟等方式来指定任务的执行时间。

（2）@Scheduled 注解有以下属性：

• cron：用于指定 cron 表达式，表示定时任务的执行时间；
• fixedDelay：用于指定延迟时间（单位是毫秒），表示在任务完成后到下一次任务开始之间的毫秒数；
• fixedRate：用于指定速率时间（单位是毫秒），表示在任务开始时间点到下一次任务开始时间点之间的毫秒数；
• initialDelay：用于指定初始延迟时间（单位是毫秒），表示任务第一次执行前等待的毫秒数。

（3）这些属性可以在 @Scheduled 中任意组合使用，来达到定制定时任务的目的。需要注意的是，@Scheduled 注解要求其所在的类必须是 Spring 管理的 Bean，因此一般需要将类定义为 @Component 或 @Service 等注解的组件类。同时，如果需要使用到 cron 表达式来执行任务，则需要手动配置 cron 表达式。

3.介绍一下 spring-boot-starter-quartz。

spring-boot-starter-quartz 是一个 Spring Boot 的快速启动器 (Starter)，它提供了在 Spring Boot 应用程序中添加 Quartz 定时任务的依赖和自动配置。Quartz 是一个用于创建和管理定时任务的框架，它提供了非常丰富的功能，例如支持 cron 表达式设定执行时间、支持任务优先级、并且具有失败重试机制等。Quartz 自带线程池，可以高效地执行大量任务，而且支持分布式处理。因此，在 Spring Boot 应用程序中使用 Quartz 是很常见的。

4.在 Spring Boot 中如何实现定时任务？

使用 @Schedule 注解

（1）我们可以使用 @Schedule 注解创建一个定时任务：

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

//这个任务会在每天的中午 12 点执行，输出一行文字
@Component
public class MyTask {
    @Scheduled(cron = "0 0 12 * * ?")
    public void execute() {
        System.out.println("定时任务执行了！");
    }
}

然后，在启动类上添加 @Enablescheduling 注解，该注解的作用是发现注解@Scheduled 的任务并在后台执行该任务。在 Spring Boot 应用程序中，默认情况下是关闭计划任务的，通过添加 @EnableScheduling 注解，Spring 就会扫描注解的 Bean 并将其注册在使用了 @Scheduled 注解的方法上。在使用 @EnableScheduling 注解之前，需要确保 Spring Boot 项目中已经添加了 spring-boot-starter 或 spring-boot-starter-web 依赖，因为这两个依赖默认引入了 Spring 的计划任务依赖 spring-context-support。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;

@SpringBootApplication
@EnableScheduling  //开启定时任务
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

（2）需要注意的是，@EnableScheduling 注解只是开启了 Spring 的计划任务功能。如果需要使用 Quartz 框架等更强大的定时任务工具，还需要在应用程序中添加相应的依赖和配置。最后，除了使用 @Scheduled 注解，还可以使用 Spring Boot 提供的 ScheduledExecutorService 或实现 Runnable 接口来创建定时任务。首先，在应用程序中导入 java.util.concurrent.ScheduledExecutorService 类，然后创建一个 ScheduledExecutorService 对象，并且按照需要设置延迟时间和间隔时间即可。

使用 Quartz 框架

使用 Spring Boot 搭建的应用程序，默认提供了 Spring 自带的定时任务功能，但是，如果需要更加丰富、复杂的任务调度功能，推荐使用 Quartz 框架。而 spring-boot-starter-quartz 是Spring Boot提供的一个构建基于 Quartz 的应用程序的启动器。下面是使用 spring-boot-starter-quartz 进行任务调度的步骤：

• 在 pom.xml 文件中添加 spring-boot-starter-quartz 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-quartzartifactId>
dependency>

• 编写一个定时任务的类，并且添加 @Component 注解。

import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
        System.out.println("定时任务开始执行...");
    }
}

• 在应用程序配置类中添加 Quartz 配置：

import org.quartz.JobDetail;
import org.quartz.SimpleTrigger;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.quartz.JobDetailFactoryBean;
import org.springframework.scheduling.quartz.SimpleTriggerFactoryBean;
import org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean;

@Configuration
public class QuartzConfig {
    @Autowired
    private MyJob myJob;

    @Bean
    public JobDetailFactoryBean jobDetailFactoryBean() {
        JobDetailFactoryBean factory = new JobDetailFactoryBean();
        factory.setJobClass(MyJob.class);
        factory.setDurability(true);
        return factory;
    }

    @Bean
    public SimpleTriggerFactoryBean triggerFactoryBean() {
        SimpleTriggerFactoryBean factory = new SimpleTriggerFactoryBean();
        factory.setJobDetail(jobDetailFactoryBean().getObject());
        factory.setStartDelay(0L);
        factory.setRepeatInterval(5000);
        factory.setRepeatCount(SimpleTrigger.REPEAT_INDEFINITELY);
        return factory;
    }

    @Bean
    public SchedulerFactoryBean schedulerFactoryBean() {
        SchedulerFactoryBean factory = new SchedulerFactoryBean();
        factory.setJobDetails(new JobDetail[]{jobDetailFactoryBean().getObject()});
        factory.setTriggers(triggerFactoryBean().getObject());
        return factory;
    }
}

在上述代码中，我们使用 JobDetailFactoryBean、SimpleTriggerFactoryBean 和 SchedulerFactoryBean 来配置 Quartz 的相关参数。其中，JobDetailFactoryBean 用于将 Job 类绑定到 Quartz 上下文中，SimpleTriggerFactoryBean 用于定义执行该 Job 的调度策略，而SchedulerFactoryBean 则是将前面的两个 Bean 组合成一个调度工厂实例。

• 在上述配置完成后，需要在自定义的 @SpringBootApplication 启动类中加上 @EnableQuartz 注解开启 Quartz。

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration;
import org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration;
import org.springframework.boot.autoconfigure.orm.jpa.HibernateJpaAutoConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Import;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableQuartz;

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
@EnableAsync
@Configuration
@EnableQuartz
public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args);
    }
}

这样就可以使用 Quartz 进行任务调度了。在上述配置中，我们定义了一个名为 MyJob 的任务，该任务将定期执行。同时，我们还定义了调度间隔等参数，以满足复杂的需求。