JAVA定时任务原理入门

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本文适用语言：java

序章：定时任务实现方式
当下，java编码过程中，实现定时任务的方式主要以以下两种为主


spring框架的@Scheduled

quzrtz框架
网络上关于这两种框架的实践和配置相关的教程很多，这里不再赘述。
本文主要就二者的框架原理实现做一个入门引导，为了解深层实现细节做一定的铺垫。
本文源码版本：

spring-context-3.2.18.RELEASE.jar
quartz-1.8.6.jar
一、Scheduled
1.1 使用方法
@EnableScheduling // @EnableScheduling 在配置类上使用，开启计划任务的支持
@Component(value="myClass")// 由spring管理
public class MyClass {

    @Scheduled(cron= "0 0 0 * * ?")//0 0 12 * * ? 每天12点触发0 0 0/1 * * ?  0 0 0 * * ?
    public void myTask() {
        // 业务逻辑
        ...
    }
}

1.2 源码分析
1.2.1 定时任务执行入口在哪？
org.springframework.scheduling.config.ContextLifecycleScheduledTaskRegistrar

public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
        if (event.getApplicationContext() != this.applicationContext) {
                return;
        }
        // 定时任务执行入口方法绑定到容器生命周期上
        scheduleTasks();
}

1.2.2 调用链路
1. 所有已注册task
org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar
protected void scheduleTasks() {
    ...
    if (this.triggerTasks != null) {
            for (TriggerTask task : this.triggerTasks) {
            // 执行初始化完成的task和Trigger
                    this.scheduledFutures.add(this.taskScheduler.schedule(
                                    task.getRunnable(), task.getTrigger()));
            }
    }
    ...
}

2. 单个task
org.springframework.scheduling.TaskScheduler
ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);

3. 线程池执行task
org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskScheduler
public ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger) {
        ScheduledExecutorService executor = getScheduledExecutor();
        try {
                ErrorHandler errorHandler =
                                (this.errorHandler != null ? this.errorHandler : TaskUtils.getDefaultErrorHandler(true));
                // 调用具体的实现方法.schedule()
                return new ReschedulingRunnable(task, trigger, executor, errorHandler).schedule();
        }
        catch (RejectedExecutionException ex) {
                throw new TaskRejectedException("Executor [" + executor + "] did not accept task: " + task, ex);
        }
}

4. 这块是具体的线程实现细节，已经与schedul无关
private <V> ScheduledFuture<V> schedule(final ScheduledFutureTask<V> task) {
    if (task == null) {
        throw new NullPointerException("task");
    } else {
        if (this.inEventLoop()) {
            this.delayedTaskQueue.add(task);
        } else {
            // 此处就是真正的线程执行方法
            this.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    SingleThreadEventExecutor.this.delayedTaskQueue.add(task);
                }
            });
        }

        return task;
    }
}
1.2.3 @Scheduled注解的生效原理
org.springframework.scheduling.annotation.ScheduledAnnotationBeanPostProcessor

// BeanPostProcessor生命周期方法，spring加载的时候会执行
public Object postProcessAfterInitialization(final Object bean, String beanName) {
                Class<?> targetClass = AopUtils.getTargetClass(bean);
        if (!this.nonAnnotatedClasses.containsKey(targetClass)) {
                final Set<Method> annotatedMethods = new LinkedHashSet<Method>(1);
                ReflectionUtils.doWithMethods(targetClass, new MethodCallback() {
                        public void doWith(Method method) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
                                Scheduled scheduled = AnnotationUtils.getAnnotation(method, Scheduled.class);
                                if (scheduled != null) {
                                    // @Scheduled的真正解析方法，具体解析细节和参数参看源码
                                    // 解析后添加到ScheduledTaskRegistrar里
                                    // 全部任务解析完成，执行ScheduledTaskRegistrar，具体实现参看[1.2.2 调用链路]章节
                                        processScheduled(scheduled, method, bean);
                                        annotatedMethods.add(method);
                                }
                        }
                });
                if (annotatedMethods.isEmpty()) {
                        this.nonAnnotatedClasses.put(targetClass, Boolean.TRUE);
                }
        }
        return bean;
}

二、QUARTZ
2.1 使用方法
// 实例化一个调度器工厂，每个应用只有唯一一个工厂实例
SchedulerFactory schedFact = new org.quartz.impl.StdSchedulerFactory();
// 实例化一个调度器
Scheduler sched = schedFact.getScheduler();
// 启动，只有启动了调度器Quartz才会去执行任务
sched.start();

// 实例化一个任务
JobDetail job = newJob(HelloJob.class)
  .withIdentity("myJob", "group1")
  .build();

// 实例化一个任务触发器,立刻触发，每40s执行一次
Trigger trigger = newTrigger()
  .withIdentity("myTrigger", "group1")
  .startNow()
  .withSchedule(simpleSchedule()
      .withIntervalInSeconds(40)
      .repeatForever())
  .build();

// 调度任务
sched.scheduleJob(job, trigger);

2.2 源码分析
2.2.1 启动入口
1. web.xml配置
<context-param>
   <param-name>quartz:config-file</param-name>
   <param-value>/some/path/my_quartz.properties</param-value>
</context-param>
<context-param>
   <param-name>quartz:shutdown-on-unload</param-name>
   <param-value>true</param-value>
</context-param>
<context-param>
   <param-name>quartz:start-on-load</param-name>
   <param-value>true</param-value>
</context-param>

<listener>
   <listener-class>
       org.quartz.ee.servlet.QuartzInitializerListener
   </listener-class>
</listener>

2. org.quartz.ee.servlet.QuartzInitializerListener
// 执行ServletContextListener.contextInitialized的容器生命周期方法
public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {
    ...
    // 根据自定义的配置文件加载SchedulerFactory
    if (configFile != null) {
        factory = new StdSchedulerFactory(configFile);
    } else {
        factory = new StdSchedulerFactory();
    }
   
    // 加载scheduler
    scheduler = factory.getScheduler();
   
    // 启动scheduler
    scheduler.start();
    log.info("Scheduler has been started...");
    ...
}

2.2.2 核心方法详解
1. StdSchedulerFactory.getScheduler()
public Scheduler getScheduler() throws SchedulerException {
    if (cfg == null) {
        // 根据不同的配置方式加载对应配置
        initialize();
    }
    ...
    // 加载实例（加载Scheduler整个上下文环境）
    sched = instantiate();
    return sched;
}

2. StdSchedulerFactory.getScheduler().instantiate()
具体实现代码很多，以下做伪代码描述
private Scheduler instantiate() throws SchedulerException {

    // 校验初始化
    if (cfg == null) {
        initialize();
    }
   
    // 获取 Scheduler
    // 加载 ThreadPool
    // 加载 JobStore
    // 加载 DataSources
    // 加载 SchedulerPlugins
    // 加载 JobListeners
    // 加载 TriggerListeners
    // 加载 ThreadExecutor
   
    // 构造QuartzScheduler
    qs = new QuartzScheduler(rsrcs, schedCtxt, idleWaitTime, dbFailureRetry);
    Scheduler scheduler = instantiate(rsrcs, qs);
    qs.initialize();
   
    // 返回实例化好的scheduler
    return scheduler;
}