Java任務調(diào)度的常見實現(xiàn)方法與比較詳解
本文實例講述了Java任務調(diào)度的常見實現(xiàn)方法與比較。分享給大家供大家參考，具體如下：
簡介： 綜觀目前的 Web 應用，多數(shù)應用都具備任務調(diào)度的功能。本文由淺入深介紹了幾種任務調(diào)度的 Java 實現(xiàn)方法，包括 Timer，Scheduler, Quartz 以及 JCron Tab，并對其優(yōu)缺點進行比較，目的在于給需要開發(fā)任務調(diào)度的程序員提供有價值的參考。
任務調(diào)度是指基于給定時間點，給定時間間隔或者給定執(zhí)行次數(shù)自動執(zhí)行任務。這里由淺入深介紹四種任務調(diào)度的 Java 實現(xiàn)：
Timer
ScheduledExecutor
開源工具包 Quartz
開源工具包 JCronTab
此外，為結(jié)合實現(xiàn)復雜的任務調(diào)度，本文還將介紹 Calendar 的一些使用方法。
Timer
相信大家都已經(jīng)非常熟悉 java.util.Timer 了，它是最簡單的一種實現(xiàn)任務調(diào)度的方法，下面給出一個具體的例子：
package com.ibm.scheduler;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class TimerTest extends TimerTask {
private String jobName = "";
public TimerTest(String jobName) {
super();
this.jobName = jobName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("execute " + jobName);
}
public static void main(String[] args) {
Timer timer = new Timer();
long delay1 = 1 * 1000;
long period1 = 1000;
// 從現(xiàn)在開始 1 秒鐘之后，每隔 1 秒鐘執(zhí)行一次 job1
timer.schedule(new TimerTest("job1"), delay1, period1);
long delay2 = 2 * 1000;
long period2 = 2000;
// 從現(xiàn)在開始 2 秒鐘之后，每隔 2 秒鐘執(zhí)行一次 job2
timer.schedule(new TimerTest("job2"), delay2, period2);
}
}
Output:
execute job1 execute job1 execute job2 execute job1 execute job1 execute job2
使用 Timer 實現(xiàn)任務調(diào)度的核心類是 Timer 和 TimerTask。其中 Timer 負責設定 TimerTask 的起始與間隔執(zhí)行時間。使用者只需要創(chuàng)建一個 TimerTask 的繼承類，實現(xiàn)自己的 run 方法，然后將其丟給 Timer 去執(zhí)行即可。
Timer 的設計核心是一個 TaskList 和一個 TaskThread。Timer 將接收到的任務丟到自己的 TaskList 中，TaskList 按照 Task 的最初執(zhí)行時間進行排序。TimerThread 在創(chuàng)建 Timer 時會啟動成為一個守護線程。這個線程會輪詢所有任務，找到一個最近要執(zhí)行的任務，然后休眠，當?shù)竭_最近要執(zhí)行任務的開始時間點，TimerThread 被喚醒并執(zhí)行該任務。之后 TimerThread 更新最近一個要執(zhí)行的任務，繼續(xù)休眠。
Timer 的優(yōu)點在于簡單易用，但由于所有任務都是由同一個線程來調(diào)度，因此所有任務都是串行執(zhí)行的，同一時間只能有一個任務在執(zhí)行，前一個任務的延遲或異常都將會影響到之后的任務。
ScheduledExecutor
鑒于 Timer 的上述缺陷，Java 5 推出了基于線程池設計的 ScheduledExecutor。其設計思想是，每一個被調(diào)度的任務都會由線程池中一個線程去執(zhí)行，因此任務是并發(fā)執(zhí)行的，相互之間不會受到干擾。需要注意的是，只有當任務的執(zhí)行時間到來時，ScheduedExecutor 才會真正啟動一個線程，其余時間 ScheduledExecutor 都是在輪詢?nèi)蝿盏臓顟B(tài)。
package com.ibm.scheduler;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledExecutorTest implements Runnable {
private String jobName = "";
public ScheduledExecutorTest(String jobName) {
super();
this.jobName = jobName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("execute " + jobName);
}
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
long initialDelay1 = 1;
long period1 = 1;
// 從現(xiàn)在開始1秒鐘之后，每隔1秒鐘執(zhí)行一次job1
service.scheduleAtFixedRate(
new ScheduledExecutorTest("job1"), initialDelay1,
period1, TimeUnit.SECONDS);
long initialDelay2 = 1;
long delay2 = 1;
// 從現(xiàn)在開始2秒鐘之后，每隔2秒鐘執(zhí)行一次job2
service.scheduleWithFixedDelay(
new ScheduledExecutorTest("job2"), initialDelay2,
delay2, TimeUnit.SECONDS);
}
}
Output:
execute job2 execute job1 execute job2 execute job1 execute job2 execute job1
清單 2 展示了 ScheduledExecutorService 中兩種最常用的調(diào)度方法 ScheduleAtFixedRate 和 ScheduleWithFixedDelay。ScheduleAtFixedRate 每次執(zhí)行時間為上一次任務開始起向后推一個時間間隔，即每次執(zhí)行時間為 :initialDelay, initialDelay+period, initialDelay+2*period, …；ScheduleWithFixedDelay 每次執(zhí)行時間為上一次任務結(jié)束起向后推一個時間間隔，即每次執(zhí)行時間為：initialDelay, initialDelay+executeTime+delay, initialDelay+2*executeTime+2*delay。由此可見，ScheduleAtFixedRate 是基于固定時間間隔進行任務調(diào)度，ScheduleWithFixedDelay 取決于每次任務執(zhí)行的時間長短，是基于不固定時間間隔進行任務調(diào)度。
Timer 和 ScheduledExecutor 都僅能提供基于開始時間與重復間隔的任務調(diào)度，不能勝任更加復雜的調(diào)度需求。比如，設置每星期二的 16:38:10 執(zhí)行任務。該功能使用 Timer 和 ScheduledExecutor 都不能直接實現(xiàn)，但我們可以借助 Calendar 間接實現(xiàn)該功能。
package com.ibm.scheduler;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledExceutorTest2 extends TimerTask {
private String jobName = "";
public ScheduledExceutorTest2(String jobName) {
super();
this.jobName = jobName;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("Date = "+new Date()+", execute " + jobName);
}
/**
* 計算從當前時間currentDate開始，滿足條件dayOfWeek, hourOfDay,
* minuteOfHour, secondOfMinite的最近時間
* @return
*/
public Calendar getEarliestDate(Calendar currentDate, int dayOfWeek,
int hourOfDay, int minuteOfHour, int secondOfMinite) {
//計算當前時間的WEEK_OF_YEAR,DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE,SECOND等各個字段值
int currentWeekOfYear = currentDate.get(Calendar.WEEK_OF_YEAR);
int currentDayOfWeek = currentDate.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
int currentHour = currentDate.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
int currentMinute = currentDate.get(Calendar.MINUTE);
int currentSecond = currentDate.get(Calendar.SECOND);
//如果輸入條件中的dayOfWeek小于當前日期的dayOfWeek,則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
boolean weekLater = false;
if (dayOfWeek < currentDayOfWeek) {
weekLater = true;
} else if (dayOfWeek == currentDayOfWeek) {
//當輸入條件與當前日期的dayOfWeek相等時，如果輸入條件中的
//hourOfDay小于當前日期的
//currentHour，則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
if (hourOfDay < currentHour) {
weekLater = true;
} else if (hourOfDay == currentHour) {
//當輸入條件與當前日期的dayOfWeek, hourOfDay相等時，
//如果輸入條件中的minuteOfHour小于當前日期的
//currentMinute，則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
if (minuteOfHour < currentMinute) {
weekLater = true;
} else if (minuteOfHour == currentSecond) {
//當輸入條件與當前日期的dayOfWeek, hourOfDay，
//minuteOfHour相等時，如果輸入條件中的
//secondOfMinite小于當前日期的currentSecond，
//則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
if (secondOfMinite < currentSecond) {
weekLater = true;
}
}
}
}
if (weekLater) {
//設置當前日期中的WEEK_OF_YEAR為當前周推遲一周
currentDate.set(Calendar.WEEK_OF_YEAR, currentWeekOfYear + 1);
}
// 設置當前日期中的DAY_OF_WEEK,HOUR_OF_DAY,MINUTE,SECOND為輸入條件中的值。
currentDate.set(Calendar.DAY_OF_WEEK, dayOfWeek);
currentDate.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, hourOfDay);
currentDate.set(Calendar.MINUTE, minuteOfHour);
currentDate.set(Calendar.SECOND, secondOfMinite);
return currentDate;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ScheduledExceutorTest2 test = new ScheduledExceutorTest2("job1");
//獲取當前時間
Calendar currentDate = Calendar.getInstance();
long currentDateLong = currentDate.getTime().getTime();
System.out.println("Current Date = " + currentDate.getTime().toString());
//計算滿足條件的最近一次執(zhí)行時間
Calendar earliestDate = test
.getEarliestDate(currentDate, 3, 16, 38, 10);
long earliestDateLong = earliestDate.getTime().getTime();
System.out.println("Earliest Date = "
+ earliestDate.getTime().toString());
//計算從當前時間到最近一次執(zhí)行時間的時間間隔
long delay = earliestDateLong - currentDateLong;
//計算執(zhí)行周期為一星期
long period = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000;
ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
//從現(xiàn)在開始delay毫秒之后，每隔一星期執(zhí)行一次job1
service.scheduleAtFixedRate(test, delay, period,
TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
Output:
Current Date = Wed Feb 02 17:32:01 CST 2011 Earliest Date = Tue Feb 8 16:38:10 CST 2011 Date = Tue Feb 8 16:38:10 CST 2011, execute job1 Date = Tue Feb 15 16:38:10 CST 2011, execute job1
清單 3 實現(xiàn)了每星期二 16:38:10 調(diào)度任務的功能。其核心在于根據(jù)當前時間推算出最近一個星期二 16:38:10 的絕對時間，然后計算與當前時間的時間差，作為調(diào)用 ScheduledExceutor 函數(shù)的參數(shù)。計算最近時間要用到 java.util.calendar 的功能。首先需要解釋 calendar 的一些設計思想。Calendar 有以下幾種唯一標識一個日期的組合方式：
YEAR + MONTH + DAY_OF_MONTH
YEAR + MONTH + WEEK_OF_MONTH + DAY_OF_WEEK
YEAR + MONTH + DAY_OF_WEEK_IN_MONTH + DAY_OF_WEEK
YEAR + DAY_OF_YEAR
YEAR + DAY_OF_WEEK + WEEK_OF_YEAR
上述組合分別加上 HOUR_OF_DAY + MINUTE + SECOND 即為一個完整的時間標識。本例采用了最后一種組合方式。輸入為 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 以及當前日期 , 輸出為一個滿足 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 并且距離當前日期最近的未來日期。計算的原則是從輸入的 DAY_OF_WEEK 開始比較，如果小于當前日期的 DAY_OF_WEEK，則需要向 WEEK_OF_YEAR 進一， 即將當前日期中的 WEEK_OF_YEAR 加一并覆蓋舊值；如果等于當前的 DAY_OF_WEEK, 則繼續(xù)比較 HOUR_OF_DAY；如果大于當前的 DAY_OF_WEEK，則直接調(diào)用 java.util.calenda 的 calendar.set(field, value) 函數(shù)將當前日期的 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 賦值為輸入值，依次類推，直到比較至 SECOND。讀者可以根據(jù)輸入需求選擇不同的組合方式來計算最近執(zhí)行時間。
可以看出，用上述方法實現(xiàn)該任務調(diào)度比較麻煩，這就需要一個更加完善的任務調(diào)度框架來解決這些復雜的調(diào)度問題。幸運的是，開源工具包 Quartz 與 JCronTab 提供了這方面強大的支持。
Quartz 可以滿足更多更復雜的調(diào)度需求，首先讓我們看看如何用 Quartz 實現(xiàn)每星期二 16:38 的調(diào)度安排：
package com.ibm.scheduler;
import java.util.Date;
import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobDetail;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.quartz.Scheduler;
import org.quartz.SchedulerFactory;
import org.quartz.Trigger;
import org.quartz.helpers.TriggerUtils;
public class QuartzTest implements Job {
@Override
//該方法實現(xiàn)需要執(zhí)行的任務
public void execute(JobExecutionContext arg0) throws JobExecutionException {
System.out.println("Generating report - "
+ arg0.getJobDetail().getFullName() + ", type ="
+ arg0.getJobDetail().getJobDataMap().get("type"));
System.out.println(new Date().toString());
}
public static void main(String[] args) {
try {
// 創(chuàng)建一個Scheduler
SchedulerFactory schedFact =
new org.quartz.impl.StdSchedulerFactory();
Scheduler sched = schedFact.getScheduler();
sched.start();
// 創(chuàng)建一個JobDetail，指明name，groupname，以及具體的Job類名，
//該Job負責定義需要執(zhí)行任務
JobDetail jobDetail = new JobDetail("myJob", "myJobGroup",
QuartzTest.class);
jobDetail.getJobDataMap().put("type", "FULL");
// 創(chuàng)建一個每周觸發(fā)的Trigger，指明星期幾幾點幾分執(zhí)行
Trigger trigger = TriggerUtils.makeWeeklyTrigger(3, 16, 38);
trigger.setGroup("myTriggerGroup");
// 從當前時間的下一秒開始執(zhí)行
trigger.setStartTime(TriggerUtils.getEvenSecondDate(new Date()));
// 指明trigger的name
trigger.setName("myTrigger");
// 用scheduler將JobDetail與Trigger關聯(lián)在一起，開始調(diào)度任務
sched.scheduleJob(jobDetail, trigger);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Output:
Generating report - myJobGroup.myJob, type =FULL Tue Feb 8 16:38:00 CST 2011 Generating report - myJobGroup.myJob, type =FULL Tue Feb 15 16:38:00 CST 2011
清單 4 非常簡潔地實現(xiàn)了一個上述復雜的任務調(diào)度。Quartz 設計的核心類包括 Scheduler, Job 以及 Trigger。其中，Job 負責定義需要執(zhí)行的任務，Trigger 負責設置調(diào)度策略，Scheduler 將二者組裝在一起，并觸發(fā)任務開始執(zhí)行。
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希望本文所述對大家java程序設計有所幫助。
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