定时任务方案实现与对比

定时任务

   定时任务通常用来处理，在某个特定的时间去做某个事情， 并由对应的重试策略来应对部分异常场景。

   定时任务分为分布式定时任务和单机定时任务两个大的方向，他们的适用场景不同。

任务类型	特点	优点	缺点
单机定时任务	在单台计算机上运行，其执行结果和单台机器上的数据有关，如对本地机器的缓存做核对、清理日志等。	1. 简单易用，无需依赖外部组件；	任务一般没有持久化机制，重启后有任务丢失的问题。
分布式定时任务	将任务交由集群中的某个机器来执行，常用于需要在分布式环境下协同执行的任务，例如处理耗时较长的任务、数据同步、消息处理、超时关单等场景	高可靠性、高可扩展性和分布式特性	视具体的组件而定

应用场景

1. 超时关单场景：每笔订单创建后，10min未推进支付状态，即执行关单操作

   • 生成订单时，提交一个10min后的分布式关单任务，完成关闭内部订单和其他相关通知操作。可对该任务指定不同的执行间隔时间。
   • 使用MQ，将消息投递到延迟消息队列中，指定时间间隔后，再将消息投递给消费者。

2. 资金回退（FundBack）场景：支付回调接口中，内部订单1已经由钱包B通知支付成功了，但此时收到A钱包通知订单1支付成功，此时需要告知A支付失败且通知A进行 FundBack 操作。

   • 生成 FundBack 任务，指定不同间隔时间来通知A，避免因钱包A发布期间无法收到FundBack信息的问题。

3. 核对本地缓存数据：分布式多级缓存中，需要扫描缓存和DB中的数据是否一致。

   • 建设本地定时任务，完成每台应用的核对

本地定时任务框架

   单机定时任务有 Timer、ScheduledExecutorService、SpringTask、SpringQuartz 等。Timer、ScheduledExecutorService 都无法使用 Cron 表达式指定任务执行的具体时间，灵活性不够，本文不做展开。

SpringTask

org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled提供的属性如下：

/**
	 * A cron-like expression, extending the usual UN*X definition to include triggers
	 * on the second, minute, hour, day of month, month, and day of week.
	 * 
For example, {@code "0 * * * * MON-FRI"} means once per minute on weekdays
	 * (at the top of the minute - the 0th second).
	 * 
The fields read from left to right are interpreted as follows.
	 * 

	 * 
second
	 * 
minute
	 * 
hour
	 * 
day of month
	 * 
month
	 * 
day of week
	 * 
	 * 
The special value {@link #CRON_DISABLED "-"} indicates a disabled cron
	 * trigger, primarily meant for externally specified values resolved by a
	 * ${...} placeholder.
	 * @return an expression that can be parsed to a cron schedule
	 * @see org.springframework.scheduling.support.CronSequenceGenerator
	 */
	String cron() default "";

	/**
	 * A time zone for which the cron expression will be resolved. By default, this
	 * attribute is the empty String (i.e. the server's local time zone will be used).
	 * @return a zone id accepted by {@link java.util.TimeZone#getTimeZone(String)},
	 * or an empty String to indicate the server's default time zone
	 * @since 4.0
	 * @see org.springframework.scheduling.support.CronTrigger#CronTrigger(String, java.util.TimeZone)
	 * @see java.util.TimeZone
	 */
	String zone() default "";

	/**
	 * Execute the annotated method with a fixed period in milliseconds between the
	 * end of the last invocation and the start of the next.
	 * @return the delay in milliseconds
	 */
	long fixedDelay() default -1;

	/**
	 * Execute the annotated method with a fixed period in milliseconds between the
	 * end of the last invocation and the start of the next.
	 * @return the delay in milliseconds as a String value, e.g. a placeholder
	 * or a {@link java.time.Duration#parse java.time.Duration} compliant value
	 * @since 3.2.2
	 */
	String fixedDelayString() default "";

	/**
	 * Execute the annotated method with a fixed period in milliseconds between
	 * invocations.
	 * @return the period in milliseconds
	 */
	long fixedRate() default -1;

	/**
	 * Execute the annotated method with a fixed period in milliseconds between
	 * invocations.
	 * @return the period in milliseconds as a String value, e.g. a placeholder
	 * or a {@link java.time.Duration#parse java.time.Duration} compliant value
	 * @since 3.2.2
	 */
	String fixedRateString() default "";

	/**
	 * Number of milliseconds to delay before the first execution of a
	 * {@link #fixedRate} or {@link #fixedDelay} task.
	 * @return the initial delay in milliseconds
	 * @since 3.2
	 */
	long initialDelay() default -1;

	/**
	 * Number of milliseconds to delay before the first execution of a
	 * {@link #fixedRate} or {@link #fixedDelay} task.
	 * @return the initial delay in milliseconds as a String value, e.g. a placeholder
	 * or a {@link java.time.Duration#parse java.time.Duration} compliant value
	 * @since 3.2.2
	 */
	String initialDelayString() default "";

执行原理：

   ScheduledTaskRegistrar#afterPropertiesSet 方法中，默认初始化一个单线程的 ScheduledExecutorService 来执行任务。

   SpringTask 在 ScheduledAnnotationBeanPostProcessor#processScheduled 中解析和收集 Scheduled 注解中的参数；然后向 ScheduledTaskRegistrar 中添加对应类型的任务。

ScheduledExecutorService：

   总结起来就是通过线程池来执行任务；DelayedWorkQueue 作为阻塞队列，并排序任务定时执行；ScheduledFutureTask 记录任务定时信息，。

   ScheduledExecutorService 继承线程池，也是把任务提交给线程池执行，只不过它的任务类进行了扩展。

   ScheduledExecutorService 自定义了阻塞队列 DelayedWorkQueue 给线程池使用，它可以根据 ScheduledFutureTask 的下次执行时间来阻塞 take 方法，并且新进来的 ScheduledFutureTask 会根据这个时间来进行排序，最小的最前面。

   任务类 ScheduledFutureTask 继承 FutureTask 并扩展了一些属性来记录任务下次执行时间和每次执行间隔。同时重写了run方法重新计算任务下次执行时间，并把任务放到线程池队列中。

spring task 的优缺点：
优点：

• spring框架自带的定时功能，开启和定义定时任务非常容易，支持复杂的 cron 表达式，可以满足绝大多数单机版的业务场景。单线程执行任务时，当前次的调度完成后，再执行下一次任务调度。

缺点：

• 默认单线程，如果前面的任务执行时间太长，对后面任务的执行有影响。
• 不支持集群方式部署，提交的任务在单机内存中，可能出现任务丢失的情况

SpringQuartz

优点：

• 默认是多线程异步执行，单个任务时，在上一个调度未完成时，下一个调度时间到时，会另起一个线程开始新的调度，多个任务之间互不影响。
• 支持复杂的 cron 表达式
• 它能被集群实例化，支持分布式部署。

缺点：

• 相对于spring task实现定时任务成本更高，需要手动配置 QuartzJobBean 、 JobDetail和 Trigger 等。需要引入了第三方的 quartz 包，有一定的学习成本。
• 没有内置 UI 管理控制台。
• 不支持并行调度，不支持失败处理策略和动态分片的策略等。

代码案例

分布式定时任务框架

XXL-Job

   将调度行为抽象形成“调度中心”公共平台，而平台自身并不承担业务逻辑，“调度中心”负责发起调度请求。

   将任务抽象成分散的JobHandler，交由“执行器”统一管理，“执行器”负责接收调度请求并执行对应的JobHandler中业务逻辑。

调度中心:

   自研调度组件（早期调度组件基于Quartz）；一方面是为了精简系统降低冗余依赖，另一方面是为了提供系统的可控度与稳定性；

执行器:

   执行器实际上是一个内嵌的Server，在项目启动时，执行器会通过 “@JobHandler” 识别Spring容器中“Bean模式任务”，以注解的value属性为key管理起来。

   “执行器”接收到“调度中心”的调度请求时，如果任务类型为“Bean模式”，将会匹配Spring容器中的“Bean模式任务”，然后调用其execute方法，执行任务逻辑。如果任务类型为“GLUE模式”，将会加载GLue代码，实例化Java对象，注入依赖的Spring服务（注意：Glue代码中注入的Spring服务，必须存在与该“执行器”项目的Spring容器中），然后调用execute方法，执行任务逻辑。

任务注册与发现

   任务注册以 “执行器” 为最小粒度进行注册。

   基于 HTTP 协议的 REST接口（未使用ZK），将执行器注册到 调度中心 DB 的注册表中，再通过对应的 Beat 完成任务注册、执行器注册、动态任务发现、注册信息失效等动作。

优缺点：

优点：

• 有界面管理定时任务，支持弹性扩容缩容、动态分片、故障转移、失败报警等功能。
• 支持在运行时动态创建任务( XxlJobHelper#submitCronTask)，参见：xxl-job issue277

缺点：

• 一致性：“调度中心”通过DB锁保证集群分布式调度的一致性, 一次任务调度只会触发一次执行。和 quartz 一样，通过数据库分布式锁，来控制任务不能重复执行
• 调度中心HA（中心式）：调度采用中心式设计，“调度中心”自研调度组件并支持集群部署，可保证调度中心HA。不同于 Elastic-Job 的去中心化设计， XXL-JOB 的这种设计也被称为中心化设计

官网-架构

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其他资料

JavaGuide-task