前言：

幾乎在所有的項目中，定時任務的使用都是不可或缺的，如果使用不當甚至會造成資損。還記得多年前在做金融系統(tǒng)時，出款業(yè)務是通過定時任務對外打款，當時由于銀行接口處理能力有限，外加定時任務使用不當，導致發(fā)出大量重復出款請求。還好在后面環(huán)節(jié)將交易卡在了系統(tǒng)內部，未發(fā)生資損。

所以，系統(tǒng)的學習一下定時任務，是非常有必要的。這篇文章就帶大家整體梳理學習一下Java領域中常見的幾種定時任務實現(xiàn)。

1、線程等待實現(xiàn)

先從最原始最簡單的方式來講解?？梢韵葎?chuàng)建一個thread，然后讓它在while循環(huán)里一直運行著，通過sleep方法來達到定時任務的效果。

public class Task {

    public static void main(String[] args) {
        // run in a second
        final long timeInterval = 1000;
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("Hello !!");
                    try {
                        Thread.sleep(timeInterval);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
    }
}

這種方式簡單直接，但是能夠實現(xiàn)的功能有限，而且需要自己來實現(xiàn)。

2、JDK自帶Timer實現(xiàn)

目前來看，JDK自帶的Timer API算是最古老的定時任務實現(xiàn)方式了。Timer是一種定時器工具，用來在一個后臺線程計劃執(zhí)行指定任務。它可以安排任務“執(zhí)行一次”或者定期“執(zhí)行多次”。

在實際的開發(fā)當中，經常需要一些周期性的操作，比如每5分鐘執(zhí)行某一操作等。對于這樣的操作最方便、高效的實現(xiàn)方式就是使用java.util.Timer工具類。

2.1 核心方法

imer類的核心方法如下：

// 在指定延遲時間后執(zhí)行指定的任務
schedule(TimerTask task,long delay);

// 在指定時間執(zhí)行指定的任務。（只執(zhí)行一次）
schedule(TimerTask task, Date time);

// 延遲指定時間（delay）之后，開始以指定的間隔（period）重復執(zhí)行指定的任務
schedule(TimerTask task,long delay,long period);

// 在指定的時間開始按照指定的間隔（period）重復執(zhí)行指定的任務
schedule(TimerTask task, Date firstTime , long period);

// 在指定的時間開始進行重復的固定速率執(zhí)行任務
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,Date firstTime,long period);

// 在指定的延遲后開始進行重復的固定速率執(zhí)行任務
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,long delay,long period);

// 終止此計時器，丟棄所有當前已安排的任務。
cancal()；

// 從此計時器的任務隊列中移除所有已取消的任務。
purge()；

2.2使用示例

下面用幾個示例演示一下核心方法的使用。首先定義一個通用的TimerTask類，用于定義用執(zhí)行的任務。

public class DoSomethingTimerTask extends TimerTask {

    private String taskName;

    public DoSomethingTimerTask(String taskName) {
        this.taskName = taskName;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(new Date() + " : 任務「" + taskName + "」被執(zhí)行。");
    }
}

2.2.1指定延遲執(zhí)行一次

 在指定延遲時間后執(zhí)行一次，這類是比較常見的場景，

比如：當系統(tǒng)初始化某個組件之后，延遲幾秒中，然后進行定時任務的執(zhí)行。

public class DelayOneDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new DoSomethingTimerTask("DelayOneDemo"),1000L);
    }
}

執(zhí)行上述代碼，延遲一秒之后執(zhí)行定時任務，并打印結果。其中第二個參數(shù)單位為毫秒。

2.2.2固定間隔執(zhí)行

在指定的延遲時間開始執(zhí)行定時任務，定時任務按照固定的間隔進行執(zhí)行。比如：延遲2秒執(zhí)行，固定執(zhí)行間隔為1秒。

public class PeriodDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new DoSomethingTimerTask("PeriodDemo"),2000L,1000L);
    }
}

執(zhí)行程序，會發(fā)現(xiàn)2秒之后開始每隔1秒執(zhí)行一次。

2.2.3固定速率執(zhí)行

在指定的延遲時間開始執(zhí)行定時任務，定時任務按照固定的速率進行執(zhí)行。

比如：延遲2秒執(zhí)行，固定速率為1秒。

public class FixedRateDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.scheduleAtFixedRate(new DoSomethingTimerTask("FixedRateDemo"),2000L,1000L);
    }
}

執(zhí)行程序，會發(fā)現(xiàn)2秒之后開始每隔1秒執(zhí)行一次。

此時，你是否疑惑schedule與scheduleAtFixedRate效果一樣，為什么提供兩個方法，它們有什么區(qū)別？

2.3 schedule與scheduleAtFixedRate區(qū)別

在了解schedule與scheduleAtFixedRate方法的區(qū)別之前，先看看它們的相同點：

• 任務執(zhí)行未超時，下次執(zhí)行時間 = 上次執(zhí)行開始時間 + period；
• 任務執(zhí)行超時，下次執(zhí)行時間 = 上次執(zhí)行結束時間；
  

在任務執(zhí)行未超時時，它們都是上次執(zhí)行時間加上間隔時間，來執(zhí)行下一次任務。而執(zhí)行超時時，都是立馬執(zhí)行。

它們的不同點在于側重點不同，schedule方法側重保持間隔時間的穩(wěn)定，而scheduleAtFixedRate方法更加側重于保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。

2.3.1schedule側重保持間隔時間的穩(wěn)定

schedule方法會因為前一個任務的延遲而導致其后面的定時任務延時。計算公式為scheduledExecutionTime(第n+1次) = realExecutionTime(第n次) + periodTime。

也就是說如果第n次執(zhí)行task時，由于某種原因這次執(zhí)行時間過長，執(zhí)行完后的systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(第n+1次)，則此時不做時隔等待，立即執(zhí)行第n+1次task。

而接下來的第n+2次task的scheduledExecutionTime(第n+2次)就隨著變成了realExecutionTime(第n+1次)+periodTime。這個方法更注重保持間隔時間的穩(wěn)定。

2.3.2scheduleAtFixedRate保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定

scheduleAtFixedRate在反復執(zhí)行一個task的計劃時，每一次執(zhí)行這個task的計劃執(zhí)行時間在最初就被定下來了，也就是scheduledExecutionTime(第n次)=firstExecuteTime +n*periodTime。

如果第n次執(zhí)行task時，由于某種原因這次執(zhí)行時間過長，執(zhí)行完后的systemCurrentTime>= scheduledExecutionTime(第n+1次)，則此時不做period間隔等待，立即執(zhí)行第n+1次task。

接下來的第n+2次的task的scheduledExecutionTime(第n+2次)依然還是firstExecuteTime+（n+2)*periodTime這在第一次執(zhí)行task就定下來了。說白了，這個方法更注重保持執(zhí)行頻率的穩(wěn)定。

如果用一句話來描述任務執(zhí)行超時之后schedule和scheduleAtFixedRate的區(qū)別就是：schedule的策略是錯過了就錯過了，后續(xù)按照新的節(jié)奏來走；scheduleAtFixedRate的策略是如果錯過了，就努力追上原來的節(jié)奏（制定好的節(jié)奏）。

2.4 Timer的缺陷

Timer計時器可以定時（指定時間執(zhí)行任務）、延遲（延遲5秒執(zhí)行任務）、周期性地執(zhí)行任務（每隔個1秒執(zhí)行任務）。但是，Timer存在一些缺陷。首先Timer對調度的支持是基于絕對時間的，而不是相對時間，所以它對系統(tǒng)時間的改變非常敏感。

其次Timer線程是不會捕獲異常的，如果TimerTask拋出的了未檢查異常則會導致Timer線程終止，同時Timer也不會重新恢復線程的執(zhí)行，它會錯誤的認為整個Timer線程都會取消。同時，已經被安排單尚未執(zhí)行的TimerTask也不會再執(zhí)行了，新的任務也不能被調度。故如果TimerTask拋出未檢查的異常，Timer將會產生無法預料的行為。

3、JDK自帶ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService是JAVA 1.5后新增的定時任務接口，它是基于線程池設計的定時任務類，每個調度任務都會分配到線程池中的一個線程去執(zhí)行。也就是說，任務是并發(fā)執(zhí)行，互不影響。

需要注意：只有當執(zhí)行調度任務時，ScheduledExecutorService才會真正啟動一個線程，其余時間ScheduledExecutorService都是出于輪詢任務的狀態(tài)。

ScheduledExecutorService主要有以下4個方法：

ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,long delay, TimeUnit unit);
<V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,long delay, TimeUnit unit);
ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnitunit);
ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,long initialDelay,long delay,TimeUnitunit);

其中scheduleAtFixedRate和scheduleWithFixedDelay在實現(xiàn)定時程序時比較方便，運用的也比較多。

ScheduledExecutorService中定義的這四個接口方法和Timer中對應的方法幾乎一樣，只不過Timer的scheduled方法需要在外部傳入一個TimerTask的抽象任務。 而ScheduledExecutorService封裝的更加細致了，傳Runnable或Callable內部都會做一層封裝，封裝一個類似TimerTask的抽象任務類（ScheduledFutureTask）。然后傳入線程池，啟動線程去執(zhí)行該任務。

3.1 scheduleAtFixedRate方法

scheduleAtFixedRate方法，按指定頻率周期執(zhí)行某個任務。定義及參數(shù)說明：

public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
    long initialDelay,
    long period,
    TimeUnit unit);

參數(shù)對應含義：command為被執(zhí)行的線程；initialDelay為初始化后延時執(zhí)行時間；period為兩次開始執(zhí)行最小間隔時間；unit為計時單位。

使用實例：

public class ScheduleAtFixedRateDemo implements Runnable{

    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        executor.scheduleAtFixedRate(
                new ScheduleAtFixedRateDemo(),
                0,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(new Date() + " : 任務「ScheduleAtFixedRateDemo」被執(zhí)行。");
        try {
            Thread.sleep(2000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上面是scheduleAtFixedRate方法的基本使用方式，但當執(zhí)行程序時會發(fā)現(xiàn)它并不是間隔1秒執(zhí)行的，而是間隔2秒執(zhí)行。

這是因為，scheduleAtFixedRate是以period為間隔來執(zhí)行任務的，如果任務執(zhí)行時間小于period，則上次任務執(zhí)行完成后會間隔period后再去執(zhí)行下一次任務；但如果任務執(zhí)行時間大于period，則上次任務執(zhí)行完畢后會不間隔的立即開始下次任務。

3.2 scheduleWithFixedDelay方法

scheduleWithFixedDelay方法，按指定頻率間隔執(zhí)行某個任務。定義及參數(shù)說明：

public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
    long initialDelay,
    long delay,
    TimeUnit unit);

參數(shù)對應含義：command為被執(zhí)行的線程；initialDelay為初始化后延時執(zhí)行時間；period為前一次執(zhí)行結束到下一次執(zhí)行開始的間隔時間（間隔執(zhí)行延遲時間）；unit為計時單位。

使用實例：

public class ScheduleAtFixedRateDemo implements Runnable{

    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        executor.scheduleWithFixedDelay(
                new ScheduleAtFixedRateDemo(),
                0,
                1000,
                TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(new Date() + " : 任務「ScheduleAtFixedRateDemo」被執(zhí)行。");
        try {
            Thread.sleep(2000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上面是scheduleWithFixedDelay方法的基本使用方式，但當執(zhí)行程序時會發(fā)現(xiàn)它并不是間隔1秒執(zhí)行的，而是間隔3秒。

這是因為scheduleWithFixedDelay是不管任務執(zhí)行多久，都會等上一次任務執(zhí)行完畢后再延遲delay后去執(zhí)行下次任務。

4、Quartz框架實現(xiàn)

除了JDK自帶的API之外，我們還可以使用開源的框架來實現(xiàn)，比如Quartz。

Quartz是Job scheduling（作業(yè)調度）領域的一個開源項目，Quartz既可以單獨使用也可以跟spring框架整合使用，在實際開發(fā)中一般會使用后者。使用Quartz可以開發(fā)一個或者多個定時任務，每個定時任務可以單獨指定執(zhí)行的時間，例如每隔1小時執(zhí)行一次、每個月第一天上午10點執(zhí)行一次、每個月最后一天下午5點執(zhí)行一次等。

Quartz通常有三部分組成：調度器（Scheduler）、任務（JobDetail）、觸發(fā)器（Trigger，包括SimpleTrigger和CronTrigger）。下面以具體的實例進行說明。

4.1 Quartz集成

要使用Quartz，首先需要在項目的pom文件中引入相應的依賴：

<dependency>
    <groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
    <artifactId>quartz</artifactId>
    <version>2.3.2</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
    <artifactId>quartz-jobs</artifactId>
    <version>2.3.2</version>
</dependency>

定義執(zhí)行任務的Job，這里要實現(xiàn)Quartz提供的Job接口：

public class PrintJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {
        System.out.println(new Date() + " : 任務「PrintJob」被執(zhí)行。");
    }
}

創(chuàng)建Scheduler和Trigger，并執(zhí)行定時任務：

public class MyScheduler {

    public static void main(String[] args) throws SchedulerException {
        // 1、創(chuàng)建調度器Scheduler
        SchedulerFactory schedulerFactory = new StdSchedulerFactory();
        Scheduler scheduler = schedulerFactory.getScheduler();
        // 2、創(chuàng)建JobDetail實例，并與PrintJob類綁定(Job執(zhí)行內容)
        JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(PrintJob.class)
                .withIdentity("job", "group").build();
        // 3、構建Trigger實例，每隔1s執(zhí)行一次
        Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger().withIdentity("trigger", "triggerGroup")
                .startNow()//立即生效
                .withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule()
                        .withIntervalInSeconds(1)//每隔1s執(zhí)行一次
                        .repeatForever()).build();//一直執(zhí)行

        //4、Scheduler綁定Job和Trigger，并執(zhí)行
        scheduler.scheduleJob(jobDetail, trigger);
        System.out.println("--------scheduler start ! ------------");
        scheduler.start();
    }
}

執(zhí)行程序，可以看到每1秒執(zhí)行一次定時任務。

在上述代碼中，其中Job為Quartz的接口，業(yè)務邏輯的實現(xiàn)通過實現(xiàn)該接口來實現(xiàn)。

JobDetail綁定指定的Job，每次Scheduler調度執(zhí)行一個Job的時候，首先會拿到對應的Job，然后創(chuàng)建該Job實例，再去執(zhí)行Job中的execute()的內容，任務執(zhí)行結束后，關聯(lián)的Job對象實例會被釋放，且會被JVM GC清除。

Trigger是Quartz的觸發(fā)器，用于通知Scheduler何時去執(zhí)行對應Job。SimpleTrigger可以實現(xiàn)在一個指定時間段內執(zhí)行一次作業(yè)任務或一個時間段內多次執(zhí)行作業(yè)任務。

CronTrigger功能非常強大，是基于日歷的作業(yè)調度，而SimpleTrigger是精準指定間隔，所以相比SimpleTrigger，CroTrigger更加常用。CroTrigger是基于Cron表達式的。

常見的Cron表達式示例如下：

可以看出，基于Quartz的CronTrigger可以實現(xiàn)非常豐富的定時任務場景。

5、Spring Task

從Spring 3開始，Spring自帶了一套定時任務工具Spring-Task，可以把它看成是一個輕量級的Quartz，使用起來十分簡單，除Spring相關的包外不需要額外的包，支持注解和配置文件兩種形式。通常情況下在Spring體系內，針對簡單的定時任務，可直接使用Spring提供的功能。

基于XML配置文件的形式就不再介紹了，直接看基于注解形式的實現(xiàn)。

使用起來非常簡單，直接上代碼：

@Component("taskJob")
public class TaskJob {

    @Scheduled(cron = "0 0 3 * * ?")
    public void job1() {
        System.out.println("通過cron定義的定時任務");
    }

    @Scheduled(fixedDelay = 1000L)
    public void job2() {
        System.out.println("通過fixedDelay定義的定時任務");
    }

    @Scheduled(fixedRate = 1000L)
    public void job3() {
        System.out.println("通過fixedRate定義的定時任務");
    }
}

如果是在Spring Boot項目中，需要在啟動類上添加@EnableScheduling來開啟定時任務。

上述代碼中，@Component用于實例化類，這個與定時任務無關。@Scheduled指定該方法是基于定時任務進行執(zhí)行，具體執(zhí)行的頻次是由cron指定的表達式所決定。關于cron表達式上面CronTrigger所使用的表達式一致。與cron對照的，Spring還提供了fixedDelay和fixedRate兩種形式的定時任務執(zhí)行。

5.1 fixedDelay和fixedRate的區(qū)別

fixedDelay和fixedRate的區(qū)別于Timer中的區(qū)別很相似。

fixedRate有一個時刻表的概念，在任務啟動時，T1、T2、T3就已經排好了執(zhí)行的時刻，比如1分、2分、3分，當T1的執(zhí)行時間大于1分鐘時，就會造成T2晚點，當T1執(zhí)行完時T2立即執(zhí)行。

fixedDelay比較簡單，表示上個任務結束，到下個任務開始的時間間隔。無論任務執(zhí)行花費多少時間，兩個任務間的間隔始終是一致的。

5.2 Spring Task的缺點

Spring Task 本身不支持持久化，也沒有推出官方的分布式集群模式，只能靠開發(fā)者在業(yè)務應用中自己手動擴展實現(xiàn)，無法滿足可視化，易配置的需求。

6、分布式任務調度

以上定時任務方案都是針對單機的，只能在單個JVM進程中使用。而現(xiàn)在基本上都是分布式場景，需要一套在分布式環(huán)境下高性能、高可用、可擴展的分布式任務調度框架。

6.1 Quartz分布式

首先，Quartz是可以用于分布式場景的，但需要基于數(shù)據庫鎖的形式。簡單來說，quartz的分布式調度策略是以數(shù)據庫為邊界的一種異步策略。各個調度器都遵守一個基于數(shù)據庫鎖的操作規(guī)則從而保證了操作的唯一性，同時多個節(jié)點的異步運行保證了服務的可靠。

因此，Quartz的分布式方案只解決了任務高可用（減少單點故障）的問題，處理能力瓶頸在數(shù)據庫，而且沒有執(zhí)行層面的任務分片，無法最大化效率，只能依靠shedulex調度層面做分片，但是調度層做并行分片難以結合實際的運行資源情況做最優(yōu)的分片。

6.2 輕量級神器XXL-Job

XXL-JOB是一個輕量級分布式任務調度平臺。特點是平臺化，易部署，開發(fā)迅速、學習簡單、輕量級、易擴展。由調度中心和執(zhí)行器功能完成定時任務的執(zhí)行。調度中心負責統(tǒng)一調度，執(zhí)行器負責接收調度并執(zhí)行。

針對于中小型項目，此框架運用的比較多。

6.3 其他框架

除此之外，還有Elastic-Job、Saturn、SIA-TASK等。

Elastic-Job具有高可用的特性，是一個分布式調度解決方案。

Saturn是唯品會開源的一個分布式任務調度平臺，在Elastic Job的基礎上進行了改造。

SIA-TASK是宜信開源的分布式任務調度平臺。

7、小結

通過本文梳理了6種定時任務的實現(xiàn)，就實踐場景的運用來說，目前大多數(shù)系統(tǒng)已經脫離了單機模式。對于并發(fā)量并不是太高的系統(tǒng)，xxl-job或許是一個不錯的選擇。

到此這篇關于Java中定時任務的6種實現(xiàn)方式的文章就介紹到這了,更多相關Java中定時任務實現(xiàn)方式內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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