一文详解Spring任务执行和调度

zhangyayun0

2019-09-08

一、概述

Spring框架分别使用TaskExecutor和TaskScheduler接口提供异步执行和任务调度的抽象。Spring还提供了这些接口的实现，这些接口支持线程池或将其委托给应用服务器环境中的CommonJ。

二、TaskExecutor

Spring 2.0 开始引入的新的抽像。Executors 是线程池的Java 5名称。之所以称作是“执行器”是因为不能保证底层实现实际上是一个池;执行程序可以是单线程的，甚至是同步的。Spring的TaskExecutor接口与java.util.concurrent是等价的。

2.1 TaskExecutor类型

SimpleAsyncTaskExecutor

线程不会重用，每次调用开启一个新的线程。支持并发，超过最大并发调用数时，会阻塞，直到释放一个槽为止。

SyncTaskExecutor

不会异步执行调用。每次调用都发生在调用线程中。它主要用于不需要多线程的情况。

ConcurrentTaskExecutor

Java 5 Java .util.concurrent. executor的包装。替代方案是ThreadPoolTaskExecutor，它将Executor配置参数作为bean属性公开。很少使用。

SimpleThreadPoolTaskExecutor

Quartz的SimpleThreadPool的一个子类，它监听Spring的生命周期回调。Quartz组件和非Quartz组件共享需要共享一个线程池时，通常会使用这种方法。

ThreadPoolTaskExecutor

只能在java5中使用。公开了用于配置java.util.concurrent的bean属性。如果需要高级的东西，比如ScheduledThreadPoolExecutor，建议使用ConcurrentTaskExecutor替代。

TimerTaskExecutor

通过TimerTask支撑实现。不同于SyncTaskExecutor，因为方法调用在一个单独的线程中执行，尽管它们在那个线程中是同步的。

WorkManagerTaskExecutor

使用CommonJ WorkManager作为它的支持实现，并且是在Spring上下文中设置CommonJ WorkManager引用的中心便利类。与SimpleThreadPoolTaskExecutor类似，这个类实现了WorkManager接口，因此也可以直接作为WorkManager使用。

2.2 使用 TaskExecutor

public class TaskExecutorExample {
    private class MessagePrinterTask implements Runnable {
        private String message;
        public MessagePrinterTask(String message) {
            this.message = message;
        }
        public void run() {
            System.out.println(message);
        }
    }
    private TaskExecutor taskExecutor;
    public TaskExecutorExample(TaskExecutor taskExecutor) {
        this.taskExecutor = taskExecutor;
    }
    public void printMessages() {
        for (int i = 0; i < 25; i++) {
            taskExecutor.execute(new MessagePrinterTask("Message" + i));
        }
    }
}

与其从池中检索线程并自己执行，不如将Runnable添加到队列中，而TaskExecutor使用其内部规则来决定任务何时执行

配置TaskExecutor将使用的规则

<bean id="taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent
.ThreadPoolTaskExecutor">
<property name="corePoolSize" value="5" />
<property name="maxPoolSize" value="10" />
<property name="queueCapacity" value="25" />
</bean>
<bean id="taskExecutorExample" class="cn.pconline.activity.task.TaskExecutorExample" init-method="printMessages">
<constructor-arg ref="taskExecutor" />
</bean>

三、TaskScheduler

除了任务执行者抽象之外。Spring 3.0还引入了一个TaskScheduler，它有多种方法来调度未来某个时候运行的任务。

public interface TaskScheduler {
    ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);
    ScheduledFuture schedule(Runnable task, Date startTime);
    ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Date startTime, long period);
    ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, long period);
    ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Date startTime, long delay);
    ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, long delay);
}

名为“schedule”的方法，它只接受可运行的日期。这将导致任务在指定时间后运行一次。

所有其他方法都能够安排任务重复运行。固定速率和固定延迟方法用于简单的、周期性的执行，但是使用 Trigger 的方法要灵活得多。

3.1 Trigger

触发器的基本思想是，执行时间可以根据过去的执行结果甚至任意条件来确定。如果这些决定确实考虑了前面执行的结果，那么该信息在TriggerContext中是可用的。

public interface Trigger {
    Date nextExecutionTime(TriggerContext triggerContext);
}
public interface TriggerContext {
    Date lastScheduledExecutionTime();
    Date lastActualExecutionTime();
    Date lastCompletionTime();
}

TriggerContext是最重要的部分。它封装了所有相关的数据，如果有必要，将来还可以进行扩展。TriggerContext是一个接口(默认情况下使用SimpleTriggerContext实现)。

3.2 Trigger 实现

Spring提供了触发器接口的两个实现。最有趣的是CronTrigger。它支持基于cron表达式的任务调度。

scheduler.schedule(task, new CronTrigger(" 15 9-17 * MON-FRI"));
另一个开箱即用的实现是一个周期性Trigger ，它接受一个固定的周期、一个可选的初始延迟值，以及一个布尔值，用来指示周期应该解释为固定速率还是固定延迟。由于TaskScheduler接口已经定义了以固定速率或固定延迟调度任务的方法，因此应该尽可能直接使用这些方法。PeriodicTrigger实现的价值在于它可以在依赖于触发器抽象的组件中使用。例如，允许周期性Trigger 、基于cro的Trigger ，甚至自定义Trigger 实现可以互换使用，这可能很方便。这样的组件可以利用依赖注入，这样就可以在外部配置这样的Trigger 。

3.3 TaskScheduler实现

在应用服务器环境中，TaskScheduler提供的灵活性尤其重要。因为在这种环境中，线程不应该由应用程序本身直接创建。对于这种情况，Spring提供了一个TimerManagerTaskScheduler，它将委托给CommonJ TimerManager实例，通常配置为JNDI-lookup。

四、调度和异步执行的注解支持

4.1 开启scheduling 注解功能

为了支持@Scheduled和@Async注释，请将@EnableScheduling和@EnableAsync添加到@Configuration类中

@Configuration
@EnableAsync
@EnableSCheduling
public class AppConfig {
}

你可以自由选择应用程序的相关注释。例如，如果只需要支持@Scheduled，那么只需省略@EnableAsync即可。对于更细粒度的控制，可以另外实现调度器和/或AsyncConfigurer接口。

如果你更喜欢xml配置，这样配置。

<task:annotation-driven executor="myExecutor" scheduler="myScheduler"/>
<task:executor id="myExecutor" pool-size="5"/>
<task:scheduler id="myScheduler" pool-size="10"/>}

4.2 @Scheduled

@Scheduled添加到方法上

//上一次调用完之后，五秒再调用一次,依此循环下去
@Scheduled(fixedDelay=5000)
public void doSomething() {
    // something that should execute periodically
}
//连续的每次调用开始时间之间，间隔5s
@Scheduled(fixedRate=5000)
public void doSomething() {
    // something that should execute periodically
}
//
@Scheduled(cron="*/5 * * * * MON-FRI")
public void doSomething() {
    // something that should execute on weekdays only
}

值得注意的是调度的方法返回值必须是void，并且不能期望有任何参数。如果方法需要与来自应用程序上下文的其他对象交互，那么这些对象通常是通过依赖注入提供的。

4.3 @Async注解

添加了@Async注解的方法会异步执行。换句话说，方法调用后会立即返回，方法的实际执行将发生在提交给Spring TaskExecutor的任务中。

@Async
void doSomething() {
    // this will be executed asynchronously
}

/@Scheduled注释的方法不同，这些方法可以预期参数.
//因为调用方将在运行时以“正常”方式调用它们，而不是从容器管理的调度任务中调用。
@Async
void doSomething(String s) {
    // this will be executed asynchronously
}

// 具有Future回调返回值
//执行其它任务的优先级 依然是高于执行回调的优先级。
@Async
Future<String> returnSomething(int i) {
    // this will be executed asynchronously
}

4.4 指定@Async注解的执行器

默认情况下，在方法上指定@Async时，将使用的执行器是提供“annotation-driven”元素的执行器，如上所述。然而，当需要指示在执行给定方法时应该使用非默认的执行器时，可以使用@Async注释的值属性。

@Async("otherExecutor")
void doSomething(String s) {
    // this will be executed asynchronously by "otherExecutor"
}

五、Task 命名空间

从Spring 3.0开始，有一个用于配置TaskExecutor和TaskScheduler实例的XML名称空间。并提供了一种方便的方法，可以将任务配置为使用触发器进行调度。

5.1 scheduler 元素

<!-- 默认创建一个指定大小的ThreadPoolTaskScheduler -->
<task:scheduler id="scheduler" pool-size="10"/>

id属性用作线程池中线程的前缀名。如果不指定pool-size，默认的线程池中只有一个线程。

5.2 executor元素

<!-- 创建ThreadPoolTaskExecutor实例 -->
<task:executor id="executor" pool-size="10"/>

与上面的调度器一样，为’id’属性提供的值将用作池中线程名称的前缀。就池大小而言，'executor’元素比’scheduler’元素支持更多的配置选项。首先，ThreadPoolTaskExecutor的线程池本身是可配置的。执行程序的线程池可能对核心和最大大小有不同的值，而不仅仅是单个大小。如果提供了单个值，那么执行器将拥有一个固定大小的线程池(核心和最大大小相同)。然而，“executor”元素的“池大小”属性也接受“min-max”形式的范围。

<task:executor id="executorWithPoolSizeRange"
pool-size="5-25"
queue-capacity="100"/><!-- 指定队列的大小-->

<task:executor id="executorWithCallerRunsPolicy"
pool-size="5-25"
queue-capacity="100"
rejection-policy="CALLER_RUNS"/><!-- 任务拒绝策略（强制任务提交线程执行任务，从而限制传入负载变得过大） 默认的是直接抛出异常-->

5.3 scheduled-tasks元素

Spring task namespace 最强大的特性是支持在Spring应用程序上下文中配置要调度的任务。这与Spring中的其他“方法调用者”类似，例如JMS名称空间提供的配置消息驱动pojo的方法。

<task:scheduled-tasks scheduler="myScheduler">
<task:scheduled ref="beanA" method="methodA" fixed-delay="5000"/><!--ref
指向容器管理的对象，method是要执行的方法名-->
</task:scheduled-tasks>
<task:scheduler id="myScheduler" pool-size="10"/>

<task:scheduled-tasks scheduler="myScheduler">
<task:scheduled ref="beanA" method="methodA" fixed-delay="5000" initial-delay="1000"/><!--第一次执行延迟一秒，以后每次上一个任务完成后 再执行-->
<task:scheduled ref="beanB" method="methodB" fixed-rate="5000"/>
<!--固定频率执行 如果上一个任务执行时间超时，第二个任务会立即执行 -->
<task:scheduled ref="beanC" method="methodC" cron="*/5 * * * * MON-FRI"/>
</task:scheduled-tasks>
<task:scheduler id="myScheduler" pool-size="10"/>

六、Quartz Scheduler

Quartz使用触发器、作业和作业细节对象来实现各种作业的调度。有关Quartz背后的基本概念，请参阅http://quartz-scheduling er.org。为了方便起见，Spring提供了两个类，它们简化了基于Spring的应用程序中Quartz的使用。

6.1 使用JobDetailBean

JobDetail对象包含运行作业所需的所有信息。Spring框架提供了JobDetailBean，它使JobDetail更接近于具有合理默认值的实际JavaBean。

<bean name="exampleJob" class="org.springframework.scheduling
.quartz.JobDetailBean">
<property name="jobClass" value="example.ExampleJob" />
<property name="jobDataAsMap">
<map>
<entry key="timeout" value="5" />
</map>
</property>
</bean>

job detail bean 具有运行作业(ExampleJob)所需的所有信息。timeout在job data map指定。job data map可以通过JobExecutionContext(在执行时传递给您)获得，但是JobDetailBean还将 job data map 中的属性映射到实际job的属性。因此，在本例中，如果ExampleJob包含一个名为timeout的属性，JobDetailBean将自动应用它。

package example;
public class ExampleJob extends QuartzJobBean {
    private int timeout;
    /**
* Setter called after the ExampleJob is instantiated
* with the value from the JobDetailBean (5)
*/
    public void setTimeout(int timeout) {
        this.timeout = timeout;
    }
    protected void executeInternal(JobExecutionContext ctx) throws JobExecutionException {
        // do the actual work
    }
}

6.2 使用MethodInvokingJobDetailFactoryBean

使用MethodInvokingJobDetailFactoryBean你可以调用特定对象上的方法。

<bean id="jobDetail" class="org.springframework.scheduling.quartz
.MethodInvokingJobDetailFactoryBean">
<property name="targetObject" ref="exampleBusinessObject" />
<property name="targetMethod" value="doIt" />
</bean>

<bean id="exampleBusinessObject" class="examples.ExampleBusinessObject"/>

使用上面的配置将会导致ExampleBusinessObject .doIt()方法被调用。

public class ExampleBusinessObject {
    // properties and collaborators
    public void doIt() {
        // do the actual work
    }
}

使用MethodInvokingJobDetailFactoryBean，不再需要创建只调用一个方法的一行作业，只需要创建实际的业务对象并连接到它。

默认情况下，Quartz作业是无状态的，导致作业相互干扰的可能性。如果为相同的JobDetail指定两个触发器，那么可能在第一个作业完成之前，第二个作业就会开始。如果JobDetail类实现有状态接口，则不会发生这种情况。在第一项工作完成之前，第二项工作不会开始。要使方法调用jobdetailfactorybean产生的作业非并发，请将并发标志设置为false。

<bean id="jobDetail" class="org.springframework.scheduling.quartz
.MethodInvokingJobDetailFactoryBean">
<property name="targetObject" ref="exampleBusinessObject" />
<property name="targetMethod" value="doIt" />
<property name="concurrent" value="false" />
<!--并发执行false-->
</bean>

6.3 作业调度

尽管我们能使用MethodInvokingJobDetailFactoryBean调用特定对象上的方法，但是我们还是需要调度作业。这需要使用触发器和scheduler erfactorybean完成。Quartz 提供了多种触发器

Spring提供了两种Quartz 工厂对象：

CronTriggerFactoryBean
SimpleTriggerFactoryBean

两种触发器的示例

<bean id="simpleTrigger" class="org.springframework.scheduling.quartz
.SimpleTriggerFactoryBean">
<!-- see the example of method invoking job above -->
<property name="jobDetail" ref="jobDetail" />
<!-- 10 seconds -->
<property name="startDelay" value="10000" />
<!-- repeat every 50 seconds -->
<property name="repeatInterval" value="50000" />
</bean>
<bean id="cronTrigger" class="org.springframework.scheduling.quartz
.CronTriggerFactoryBean">
<property name="jobDetail" ref="exampleJob" />
<!-- run every morning at 6 AM -->
<property name="cronExpression" value="0 0 6 * * ?" />
<!-- 每天早上六点执行-->
</bean>

关于SchedulerFactoryBean的等多属性设置，参考SchedulerFactoryBean javadoc

【本人秃顶程序员】：专注于Java开发技术的研究与知识分享！
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