【Java定时任务】crontab定时任务配置（139）

背景
在日常的开发工作中我们经常会遇到定时任务的相关问题，比如：

信用卡定时每月给用户推送账单数据；
轮训更新某个任务的状态是否完成；
设置一个定时提醒；
邮件或消息设置定时发送；
定时统计某个时间段的数据存入缓存；

一、基础

什么是Crontab？
Crontab，即Cron Table（时间表）的简称，是一个在Linux和Unix系统中用于管理定时任务的调度器。它可以帮助我们在指定的时间周期性地执行某些任务，如定期备份数据、发送邮件提醒等。想象一下，Crontab就像一位贴心的秘书，在你需要的时间准时执行你交代的任务。

Crontab的工作原理
Crontab的工作原理非常简单，它由一个名为“Cron”的守护进程来负责定时执行任务。当你创建了一个Crontab任务时，Cron守护进程会按照你设定的时间规则来周期性地执行这个任务。这个过程就像是你将一首歌设置为闹钟铃声，每天早上都会按时响起，叫醒你。

1.1 Cron表达式

cron是当前做定时任务的基础，即使很多人说cron表达式不容易理解，但这是现在阶段所有程序编写定时任务的基础和唯一选择。

就算做不到熟练编写，也应该做到看到能懂；

Cron表达式是一个字符串，字符串以5或6个空格隔开，分为6或7个域，每一个域代表一个含义；

接下来具体看cron属性对应时间表达式的定义规则：

按顺序依次是：秒、分、时、日、月、周，中间用空格间隔
月、周可以用数字或英文单词的前三个字母表示
日和周可能会冲突，因此两个可以有一个配置为?
常用通配符的含义：
表示任意值，例如在秒字段上设置，表示每秒都触发
?表示不指定值，只能出现在日或者周的位置，用于处理日和周可能存在的冲突，例如2020年8月15是周六，如果又在周的位置上指定为周一，那就会产生冲突到导致定时任务失效。如果我们不关心日或者周的时候，也可以将其设置为?
-表示时间区间，例如在秒上设置1-3，表示第1、2、3秒都会触发
/表示时间间隔，例如在秒上设置2/4，表示从第2秒开始每间隔4秒触发一次
,表示列举多个值，例如MON,WED,FRI表示周一、周三、周五触发
例如：

每隔5秒执行一次：*/5 * * * * ?
每隔1分钟执行一次：0 */1 * * * ?
每天23点执行一次：0 0 23 * * ?
每天凌晨1点执行一次：0 0 1 * * ?
每月1号凌晨1点执行一次：0 0 1 1 * ?
每月最后一天23点执行一次：0 0 23 L * ?
每周星期天凌晨1点实行一次：0 0 1 ? * L
在26分、29分、33分执行一次：0 26,29,33 * * * ?
每天的0点、13点、18点、21点都执行一次：0 0 0,13,18,21 * * ?

1.2 定时任务的三大组成部分
调度器Scheduler、执行器 executors、触发器 Trigger

不管你使用的什么框架、用的是什么系统，或者将来又出现什么新的定时任务技术，都离不开这三部分。

我们以一个闹钟响铃的任务为例：

执行器executors：发出一阵刺耳的声音；（具体的执行操作）
触发器Trigger：发出声音的具体时间； （触发任务执行的规则，多为时间规则。）
调度器Scheduler：一直运行到触发时间点发出刺耳的声音；（进行任务的调度）

所以，当接手一个新的定时任务的框架，首先要看其这三部分是这么去实现的；

二、Java做定时任务的技术方案比较

Java做定时任务的技术方案有多种，本文将比较常见的技术方案，分析它们的优缺点，以便开发人员在实际项目中选择合适的技术方案。

2.1、JDK seelp实现定时任务
使用Thread.sleep()方法实现定时任务。可以在独立的线程中执行任务，并在每次任务完成后使用Thread.sleep()方法让线程休眠一段时间。
下面是一个示例，该示例定义了一个任务，该任务每隔1秒打印“执行任务每秒一次”：

public class TimerExample {
    public static void main(String[] args) { 
        Runnable task = new Runnable() { 
            public void run() { 
                while (true) { 
                    System.out.println("执行任务每秒一次"); 
                    try { 
                        Thread.sleep(1000); 
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace(); 
                    } 
                } 
           } 
      }; 
      Thread thread = new Thread(task); 
      thread.start(); 
      } 
}

请注意，在本例中，任务是在无限循环中执行的，并且每次任务完成后线程都会休眠1秒。如果想要执行特定次数的定时任务，可以在任务内部使用计数器并在达到特定次数后终止循环。

2.2、JDK Timer & TimerTask 实现定时任务
使用Java的java.util.Timer和java.util.TimerTask类来创建定时任务。

下面是一个简单的例子，其中定义了一个任务，该任务每隔1秒执行一次：

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

public class TimerExample { 
    public static void main(String[] args) { 
        TimerTask task = new TimerTask() { 
            public void run() { 
                System.out.println("执行任务每秒一次"); 
            } }; 
            
            Timer timer = new Timer(); 
            long delay = 1000; 
            long interval = 1000; 
            timer.scheduleAtFixedRate(task, delay, interval); 
     } 
}

在上面的代码中，创建了一个TimerTask对象，该对象的run方法定义了要执行的任务。然后，使用Timer类创建了一个定时器，并使用scheduleAtFixedRate方法指定了任务的执行频率（即每隔1秒执行一次）。
请注意，java.util.Timer是非线程安全的，因此在多线程环境中使用时需要注意。
如果需要更复杂的定时任务，请考虑使用其他库，例如java.util.concurrent中的ScheduledExecutorService。

在Java 5之前，它是唯一的定时任务工具，在Java 5之后，JDK提供了更好的替代方案。

优点：
轻量级，使用简单。
可以实现较为简单的定时任务功能。
缺点：
不支持复杂的定时任务类型，如cron表达式
不支持任务持久化
在定时任务数量很多的情况下，性能可能存在问题
不支持分布式

2.3、JDK ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService是Java 5新增的一个接口，它位于java.util.concurrent包内，可以通过ThreadPoolExecutor来实现。可以使用它创建和执行定期执行的任务，并且可以控制任务的执行频率。
它可以很方便地实现定时任务，支持多种执行方式，比如单次定时、固定频率定时和固定延迟时间定时等。
以下是一个示例，该示例每隔1秒钟打印“执行任务每秒一次”：

import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 
import java.util.concurrent.TimeUnit; 
public class ScheduledExecutorServiceExample { 
    public static void main(String[] args) { 
        ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1); 
        Runnable task = new Runnable() { 
            public void run() { 
                System.out.println("执行任务每秒一次");
            } 
        }; 
        executor.scheduleAtFixedRate(task, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); 
     } 
}

在本例中，使用Executors类的newScheduledThreadPool方法创建了一个ScheduledExecutorService对象，并使用该对象的scheduleAtFixedRate方法将任务安排在每隔1秒钟执行一次。可以根据需要更改任务的执行频率。

优点：
简单易用，可灵活配置。
支持多种定时任务类型，灵活度高。
支持并发调度，可以提高性能。
缺点：
不支持分布式
任务执行结果管理不够方便

2.4、Quartz框架
Quartz是一个流行的开源的定时任务框架，支持非常丰富的定时任务类型，比如简单定时任务、复杂定时任务、集群定时任务、任务持久化等。
以下是一个使用Quartz创建定时任务的示例：

import org.quartz.*; 
import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory; 

public class QuartzExample { 
    public static void main(String[] args) throws SchedulerException { 
        JobDetail job = JobBuilder.newJob(HelloJob.class)
            .withIdentity("myJob", "group1")
            .build(); 
        Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger() 
            .withIdentity("myTrigger", "group1") 
            .startNow() 
            .withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule() 
                .withIntervalInSeconds(1) 
                .repeatForever()) 
            .build(); 
		Scheduler scheduler = StdSchedulerFactory.getDefaultScheduler(); 
		scheduler.start();
		scheduler.scheduleJob(job, trigger); 
    } 
}

public class HelloJob implements Job {
    public void execute(JobExecutionContext context) {
        System.out.println("执行任务每秒一次");
    } 
}

在本例中，创建了一个名为HelloJob的作业类，该类实现了Quartz的Job接口。
还创建了一个作业详细信息对象和一个触发器对象，并使用触发器安排了每隔1秒钟执行一次的任务。最后，启动了调度程序并使用其scheduleJob方法将任务与触发器关联。

优点：
功能丰富，支持多种定时任务类型。
支持任务持久化，保证任务不会丢失。
支持分布式，可以实现任务的高可用和负载均衡。
缺点：
依赖比较大，使用起来比较复杂。
配置较为繁琐，需要考虑集群和持久化等问题。

2.5、Spring Task 中的 @schedule
Spring Task是Spring框架提供的一个模块，可以用来进行定时任务的管理。通过@Scheduled注解，可以实现简单的定时任务设置。同时也支持通过cron表达式设置复杂的定时任务。
以下是一个示例，该示例每隔1秒钟打印“执行任务每秒一次”：

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled; 

public class ScheduledAnnotationExample { 
    @Scheduled(fixedRate = 1000) 
    public void printMessage() { 
        System.out.println("执行任务每秒一次"); 
    } 
}

在本例中，使用@Scheduled注解将任务标记为定时任务，并使用fixedRate属性设置任务的执行频率，即每隔1秒钟执行一次。

优点：
集成简单，开发便捷。
支持使用注解来配置定时任务，使得代码更加易读易维护。
缺点：
不支持分布式
不支持任务持久化

2.6、Elastic-Job框架
Elastic-Job是一个分布式作业调度框架，提供了高可用性、高扩展性等功能，可以用于创建分布式定时任务。
以下是使用Elastic-Job创建一个简单的定时任务的示例：

import com.dangdang.ddframe.job.api.ShardingContext; 
import com.dangdang.ddframe.job.api.simple.SimpleJob; 
public class MyJob implements SimpleJob { 
	@Override public void execute(ShardingContext shardingContext) { 
       System.out.println("执行任务每秒一次"); 
	} 
}

在本例中，创建了一个名为MyJob的作业类，该类实现了Elastic-Job的SimpleJob接口。可以在execute方法中编写定时执行的代码。还需要创建一个作业配置文件，该文件配置了任务的定时时间和任务的执行策略。

2.7、PowerJob框架
PowerJob是一种使用Java语言编写的分布式任务调度系统，可以用于创建定时任务。
以下是使用PowerJob创建一个简单的定时任务的示例：

import com.dangdang.ddframe.job.api.ShardingContext; 
import com.dangdang.ddframe.job.api.simple.SimpleJob; 
import org.slf4j.Logger; 
import org.slf4j.LoggerFactory; 

public class MyJob implements SimpleJob { 
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyJob.class); 
    @Override 
    public void execute(ShardingContext shardingContext) { 
        logger.info("执行任务每秒一次"); 
    } 
}

在本例中，创建了一个名为MyJob的简单作业类，该类实现了PowerJob的SimpleJob接口。可以在execute方法中编写定时执行的代码。

2.8、Xxl-job
Xxl-job是一个Java分布式定时任务解决方案，提供了高可用性、高扩展性等功能，可以用于创建分布式定时任务。可以用来代替Quartz。它支持类似cron表达式的定时任务设置，支持多种执行器类型，比如本地任务、Shell任务、Http任务等。同时还支持任务执行结果的管理和调度中心的高可用等特性。
以下是使用XXL-JOB创建一个简单的定时任务的示例：

import com.xxl.job.core.biz.model.ReturnT; 
import com.xxl.job.core.handler.IJobHandler; 
import com.xxl.job.core.handler.annotation.JobHandler; 
import com.xxl.job.core.log.XxlJobLogger; 
import org.springframework.stereotype.Component; 
@JobHandler(value="myJobHandler") 
@Component 
public class MyJobHandler extends IJobHandler { 
    @Override 
    public ReturnT<String> execute(String param) throws Exception { 
        XxlJobLogger.log("执行任务每秒一次"); 
        return SUCCESS; 
    } 
}

在本例中，创建了一个名为MyJobHandler的作业类，该类继承了XXL-JOB的IJobHandler类。可以在execute方法中编写定时执行的代码。
还需要通过注解@JobHandler声明作业处理器名称，并在作业配置中将作业处理器与作业关联。

优点：
操作简单，集成容易。
多种任务执行器类型，支持更多的任务类型。
支持可视化的调度中心，调度管理更加方便。
缺点：
比较适合定时任务数量较多，任务类型较为丰富的情况，对于简单的定时任务使用稍显繁琐。

三、共同点和不同点