spring源码深入理解 （二）：定时任务管理-源码核心解析

这篇文章主要解析spring定时任务的源码，如果需要看使用方式请看我上篇文章

前言

该篇文章介绍Scheduled注解到怎么扫描并注册任务，执行定时任务，各个类的源码解析

定时任务管理各个功能解析

核心类摘要

• ScheduledAnnotationBeanPostProcessor（任务注解解析器）

• ScheduledTaskRegistrar（任务注册器）

• TaskScheduler （任务调度器 默认ThreadPoolTaskScheduler ）

• ReschedulingRunnable（可重复调度的可运行任务）

  中间涉及到的比较重要的类

• CronTask ( 封装的定时任务类)

• ScheduledThreadPoolExecutor （jdk提供的定时定时线程池类）

• SchedulingConfiguration 接口

源码是在 org.springframework.scheduling包下面的

• 注册任务解析器
  首先 查看@EnableScheduling 注解
  具体的import
  import详解

EnableScheduling注释

/**
*启用Spring的计划任务执行功能，类似于
*Spring的{@code}XML命名空间中的功能。待使用
*在@{@link Configuration}类上，如下所示：
*
* @Configuration
* @EnableScheduling
*公共类AppConfig{
*// various @;Bean definitions
*}
*这允许在任何Spring管理的数据库上检测@{@link Scheduled}注释
*容器中的注解。例如，给定一个类{@code MyTask}
* package com.myco.tasks;
*public class MyTask {
* @Scheduled(fixedRate=1000)
*public void work() {
*//任务执行逻辑
* }
*}

*以下配置将确保调用{@code MyTask.work（）} *每1000毫秒一次 * @Configuration * @EnableScheduling * public class AppConfig { * @Bean * public MyTask task() { * return new MyTask(); * } * } *或者，如果用{@code@Component}注释了{@code@MyTask}，则 *以下配置将确保其{@code@Scheduled}方法 *按所需间隔调用： *

* @Configuration
 * @ComponentScan(basePackages="com.myco.tasks")
 * public class AppConfig {
 * }

*用{@code@Scheduled}注释的方法甚至可以直接在 *{@code@Configuration}类： *

 * @Configuration
 * @EnableScheduling
 * public class AppConfig {
 *     @Scheduled(fixedRate=1000)
 *     public void work() {
 *         // task execution logic
 *     }
 * }

*在上述所有场景中，都使用默认的单线程任务执行器。 *当需要更多的控制时，{@code@Configuration}类可以实现 *{@link SchedulingConfigurer}。这允许访问底层 *{@link scheduledtaskregistar}实例。例如，以下示例 *演示如何自定义用于执行调度的{@link Executor} *任务： *

 * @Configuration
 * @EnableScheduling
 * public class AppConfig implements SchedulingConfigurer {
 *     @Override
 *     public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
 *         taskRegistrar.setScheduler(taskExecutor());
 *     }
 *
 *     @Bean(destroyMethod="shutdown")
 *     public Executor taskExecutor() {
 *         return Executors.newScheduledThreadPool(100);
 *     }
 * }

* *注意上面的例子中{@code@Bean（destroyMethod=“shutdown”）}的用法。这个 *确保任务执行器在Spring应用程序启动时正确关闭 *上下文本身是封闭的。 *实现{@code SchedulingConfigurer}还允许细粒度的 *通过{@code scheduledtaskregistar}控制任务注册。 *例如，下面配置特定bean的执行 *每个自定义{@code Trigger}实现的方法： *

  @Configuration
 *@EnableScheduling
 * public class AppConfig implements SchedulingConfigurer {
 *     @Override
 *     public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
 *         taskRegistrar.setScheduler(taskScheduler());
 *         taskRegistrar.addTriggerTask(
 *             new Runnable() {
 *                 public void run() {
 *                     myTask().work();
 *                 }
 *             },
 *             new CustomTrigger()
 *         );
 *     }
 *    @Bean(destroyMethod="shutdown")
 *     public Executor taskScheduler() {
 *         return Executors.newScheduledThreadPool(42);
 *     }
 *     @Bean
 *     public MyTask myTask() {
 *         return new MyTask();
 *     }
 * }

*作为参考，上面的示例可以与下面的Spring XML进行比较 * 配置： *

 * {@code
 * 
 *     
 *     
 *     
 *     
 * 
 * }

*除了在XML中使用固定利率时段外，这些示例是等效的 *而不是定制的{@code Trigger}实现；这是因为 *{@code task:}命名空间{@code scheduled}无法轻松公开此类支持。这是 *但是有一个例子说明了基于代码的方法如何允许最大的可配置性 *通过直接访问实际组件。

* @author Chris Beams * @since 3.1 * @see Scheduled * @see SchedulingConfiguration * @see SchedulingConfigurer * @see ScheduledTaskRegistrar * @see Trigger * @see ScheduledAnnotationBeanPostProcessor */

并直接在写了EnableScheduling 的demo
介绍任务的Spring的计划任务执行功能

任务注解解析器（ScheduledAnnotationBeanPostProcessor）

全篇注释

/**
*注册用@{@link Scheduled}注释的方法的Bean后处理器
*由{@link org.springframework.scheduling.TaskScheduler}根据
*通过注释提供的“fixedRate”、“fixedDelay”或“cron”表达式。
*
这个后处理器由Spring的
*{@代码}XML元素，以及
*@{@link EnableScheduling}注释。
*
自动检测容器中的任何{@link SchedulingConfigurer}实例，
*允许定制要使用的调度程序或进行细粒度的
*对任务注册的控制（例如{@link Trigger}任务的注册）。
*有关完整的用法详细信息，请参阅@{@link EnableScheduling}javadocs。
 - @author Mark Fisher
 - @author Juergen Hoeller
 - @author Chris Beams
 - @since 3.0
 - @see Scheduled
 - @see EnableScheduling
 - @see SchedulingConfigurer
 - @see org.springframework.scheduling.TaskScheduler
 - @see org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar
 */

• 管理任务注册器

自动创建 ScheduledTaskRegistrar，并持有

	/**
	 * Create a default {@code ScheduledAnnotationBeanPostProcessor}.
	 */
	public ScheduledAnnotationBeanPostProcessor() {
		this.registrar = new ScheduledTaskRegistrar();
	}

• 管理所有任务：bean销毁时，任务自动销毁。

利用DisposableBean 接口，交给ioc框架 自动销毁任务

	@Override
	public void destroy() {
		synchronized (this.scheduledTasks) {
			Collection<Set<ScheduledTask>> allTasks = this.scheduledTasks.values();
			for (Set<ScheduledTask> tasks : allTasks) {
				for (ScheduledTask task : tasks) {
					task.cancel();
				}
			}
			this.scheduledTasks.clear();
		}
		this.registrar.destroy();
	}

• 解析@Scheduled注解，封装成任务添加到任务注册器中。

  实现 beanpostprocesse接口，容器所有bean实例化之后会调用该postProcessAfterInitialization 方法，然后 解析注解并封装成任务（例如 CronTask ），并将任务注册ScheduledTaskRegistrar
  任务执行顺序 在任务注册器中执行顺序，先执行cron，之后再执行fixedRate

beanpostprocess实现原理

	@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
		if (bean instanceof AopInfrastructureBean || bean instanceof TaskScheduler ||
				bean instanceof ScheduledExecutorService) {
			// Ignore AOP infrastructure such as scoped proxies.
			return bean;
		}

		Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(bean);
		if (!this.nonAnnotatedClasses.contains(targetClass) &&
				AnnotationUtils.isCandidateClass(targetClass, Arrays.asList(Scheduled.class, Schedules.class))) {
			Map<Method, Set<Scheduled>> annotatedMethods = MethodIntrospector.selectMethods(targetClass,
					(MethodIntrospector.MetadataLookup<Set<Scheduled>>) method -> {
						Set<Scheduled> scheduledAnnotations = AnnotatedElementUtils.getMergedRepeatableAnnotations(
								method, Scheduled.class, Schedules.class);
						return (!scheduledAnnotations.isEmpty() ? scheduledAnnotations : null);
					});
			if (annotatedMethods.isEmpty()) {
				this.nonAnnotatedClasses.add(targetClass);
				if (logger.isTraceEnabled()) {
					logger.trace("No @Scheduled annotations found on bean class: " + targetClass);
				}
			}
			else {
				// Non-empty set of methods
				annotatedMethods.forEach((method, scheduledAnnotations) ->
						scheduledAnnotations.forEach(scheduled -> processScheduled(scheduled, method, bean)));
				if (logger.isTraceEnabled()) {
					logger.trace(annotatedMethods.size() + " @Scheduled methods processed on bean '" + beanName +
							"': " + annotatedMethods);
				}
			}
		}
		return bean;
	}

• 方法调用栈

• 动态生成定时任务调度器

ScheduledAnnotationBeanPostProcessor实现了ApplicationListener接口 （该接口的作用，当Spring容器将初始化完成之后 调用该方法） 调用 onApplicationEvent () 方法

applicationevent原理

• 加载 实现SchedulingConfigurer 接口的类

	if (this.beanFactory instanceof ListableBeanFactory) {
			Map<String, SchedulingConfigurer> beans =
					((ListableBeanFactory) this.beanFactory).getBeansOfType(SchedulingConfigurer.class);
			List<SchedulingConfigurer> configurers = new ArrayList<>(beans.values());
			AnnotationAwareOrderComparator.sort(configurers);
			for (SchedulingConfigurer configurer : configurers) {
				configurer.configureTasks(this.registrar);
			}
		}

• 创建 TaskScheduler （任务调度器 默认ThreadPoolTaskScheduler）

通过NamedBeanHolder动态生成 （这里可以设置执行线程大小等）

try {
				// Search for TaskScheduler bean...
				this.registrar.setTaskScheduler(resolveSchedulerBean(this.beanFactory, TaskScheduler.class, false));
			}

• 最后调用任务注册器的方法，执行任务 this.registrar.afterPropertiesSet();

this.registrar.afterPropertiesSet();

• 方法调用栈

• 其他一些小功能

存储没有注解的类，降低重复扫描

	private final Set<Class<?>> nonAnnotatedClasses = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(64));

提供直接从application 中读取数据， 而不用 @Value
使用EmbeddedValueResolverAware解析配置文件

定时任务注册器（ScheduledTaskRegistrar）

• ScheduledTaskRegistrar全篇注释

/**
*用于向{@link TaskScheduler}注册任务的Helper bean，通常使用cron
*表达式。
*
从spring3.1开始，{@code scheduledtaskregistar}有一个更突出的面向用户的
*与@{@链接一起使用时的角色
*org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync EnableAsync}注释及其应用
*{@link org.springframework.scheduling.annotation.SchedulingConfigurer
*SchedulingConfigurer}回调接口。
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Chris Beams
 * @since 3.0
 * @see org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync
 * @see org.springframework.scheduling.annotation.SchedulingConfigurer
 */

• 管理所有的任务 ：任务注册方法；bean销毁时，任务自动销毁。 包括各个任务的注册

• 也是实现了DisposableBean接口 实现任务的清除

disposablebean原理

@Override
	public void destroy() {
		for (ScheduledTask task : this.scheduledTasks) {
			task.cancel();
		}
		if (this.localExecutor != null) {
			this.localExecutor.shutdownNow();
		}
	}

• 管理任务调度器 ：管理调度器并执行任务，设置调度器 。

当调度器为空的情况会自动创建一个单线程的线程池
（newSingleThreadScheduledExecutor只会有一个线程，不管你提交多少任务，这些任务会顺序执行，如果发生异常会取消下面的任务，线程池也不会关闭）

	if (this.taskScheduler == null) {
			this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
			this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
		}

• 调用方法栈

任务调度器（TaskScheduler）

• 注释

/**
*Spring的{@link TaskScheduler}接口的实现，包装
*本地{@link java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor}。
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Mark Fisher
 * @since 3.0
 * @see #setPoolSize
 * @see #setRemoveOnCancelPolicy
 * @see #setThreadFactory
 * @see #setErrorHandler
 */

• 管理定时任务类 ，初始化设置 线程数大小等

初始化线程池管理定时类 （默认 ScheduledThreadPoolExecutor ，并且单线程）

调用方法栈

通过 设置setPoolSize方法 设置核心线程数

	public void setPoolSize(int poolSize) {
		Assert.isTrue(poolSize > 0, "'poolSize' must be 1 or higher");
		this.poolSize = poolSize;
		if (this.scheduledExecutor instanceof ScheduledThreadPoolExecutor) {
			((ScheduledThreadPoolExecutor) this.scheduledExecutor).setCorePoolSize(poolSize);
		}
	}

• 执行具体的定时任务 创建 可重复调度的运行任务类

最终将task和trigger都封装到了ReschedulingRunnable中 定时任务。

	@Override
	@Nullable
	public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable task, Trigger trigger) {
		ScheduledExecutorService executor = getScheduledExecutor();
		try {
			ErrorHandler errorHandler = this.errorHandler;
			if (errorHandler == null) {
				errorHandler = TaskUtils.getDefaultErrorHandler(true);
			}
			return new ReschedulingRunnable(task, trigger, this.clock, executor, errorHandler).schedule();
		}
		catch (RejectedExecutionException ex) {
			throw new TaskRejectedException("Executor [" + executor + "] did not accept task: " + task, ex);
		}
	}

• 延时任务，直接执行executor.scheduleAtFixedRate。

	@Override
	public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable task, Date startTime, long period) {
		ScheduledExecutorService executor = getScheduledExecutor();
		long initialDelay = startTime.getTime() - this.clock.millis();
		try {
			return executor.scheduleAtFixedRate(errorHandlingTask(task, true), initialDelay, period, TimeUnit.MILLISECONDS);
		}
		catch (RejectedExecutionException ex) {
			throw new TaskRejectedException("Executor [" + executor + "] did not accept task: " + task, ex);
		}
	}

• 其他小功能

包括提供活跃数获取等

由返回值的线程

• 可重复调度的运行任务类（ReschedulingRunnable），主要包含的是下面功能。

ReschedulingRunnable schedule方法加了同步锁，只能有一个线程拿到下次执行时间并加入执行器的调度。

/**
*内部适配器，根据
*到给定的{@link Trigger}建议的下一个执行时间。
*
因为本机{@link ScheduledExecutorService}支持
*仅限延迟驱动执行。{@link Trigger}接口的灵活性
*将转换为下一次执行时间的延迟（重复）。
 * @author Juergen Hoeller
 * @author Mark Fisher
 * @since 3.0
 */

不同的ReschedulingRunnable对象之间在线程池够用的情况下是不会相互影响的，也就是说满足线程池的条件下，TaskScheduler的schedule方法的多次调用是可以交叉执行的。

	@Nullable
	public ScheduledFuture<?> schedule() {
		synchronized (this.triggerContextMonitor) {
			this.scheduledExecutionTime = this.trigger.nextExecutionTime(this.triggerContext);
			if (this.scheduledExecutionTime == null) {
				return null;
			}
			long initialDelay = this.scheduledExecutionTime.getTime() - this.triggerContext.getClock().millis();
			this.currentFuture = this.executor.schedule(this, initialDelay, TimeUnit.MILLISECONDS);
			return this;
		}
	}

• 执行具体的定时任务

（java.util.concurrent .ScheduledThreadPoolExecutor中重复进行调用）
下面这部分是jdk中的线程池执行定时任务的类

ScheduledFutureTask 工作原理如下图所示

1、ScheduledFutureTask会放入优先阻塞队列：ScheduledThreadPoolExecutor.DelayedWorkQueue（二叉最小堆实现）
2、上图中的Thread对象即ThreadPoolExecutor.Worker，实现了Runnable接口
3、 Worker中维护了Thread对象，Thread对象的Runnable实例即Worker自身
　　2、ThreadPoolExecutor#addWorker方法中会创建Worker对象，然后拿到Worker中的thread实例并start，这样就创建了线程池中的一个线程实例
　　3、Worker的run方法会调用ThreadPoolExecutor#runWorker方法，这才是任务最终被执行的地方，该方法示意如下
　　（1）首先取传入的task执行，如果task是null，只要该线程池处于运行状态，就会通过getTask方法从workQueue中取任务。ThreadPoolExecutor的execute方法会在无法产生core线程的时候向　　workQueue队列中offer任务。
getTask方法从队列中取task的时候会根据相关配置决定是否阻塞和阻塞多久。如果getTask方法结束，返回的是null，runWorker循环结束，执行processWorkerExit方法。
至此，该线程结束自己的使命，从线程池中“消失”。
　　（2）在开始执行任务之前，会调用Worker的lock方法，目的是阻止task正在被执行的时候被interrupt，通过调用clearInterruptsForTaskRun方法来保证的(后面可以看一下这个方法)，该线程没有自己的interrupt set了。
　　（3）beforeExecute和afterExecute方法用于在执行任务前后执行一些自定义的操作，这两个方法是空的，留给继承类去填充功能。
我们可以在beforeExecute方法中抛出异常，这样task不会被执行，而且在跳出该循环的时候completedAbruptly的值是true，表示the worker died due to user exception，会用decrementWorkerCount调整wc。
　　（4）因为Runnable的run方法不能抛出Throwables异常，所以这里重新包装异常然后抛出，抛出的异常会使当当前线程死掉，可以在afterExecute中对异常做一些处理。
　　（5）afterExecute方法也可能抛出异常，也可能使当前线程死掉。

总结：spring 的定时任务并不难，仔细看你会发发现其实就是核心类，并且利用spring框架的特性 ，扩展性强；当你理解过后，我们可以自定义注解器，包括自定义执行线程数等等，多种方式。

注：import详解 ：https://zhuanlan.zhihu.com/p/147025312
beanpostprocess实现原理 ：https://www.cnblogs.com/youzhibing/p/10559330.html
applicationevent原理 ：https://blog.csdn.net/liyantianmin/article/details/81017960
是做了个超链接，我自己还没来得及分析，先引用别人的解析。
以及ScheduledFutureTask 工作原理图画。