大數(shù)據(jù)開發(fā)中定時器有哪些

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前言

何為定時器，說白了就是指定一個延遲時間，到期執(zhí)行，就像我們早上定的鬧鈴一樣，每天定點提醒我們起床；當然在我們各個系統(tǒng)中也是無處不在，比如定時備份數(shù)據(jù)，定時拉取文件，定時刷新數(shù)據(jù)等等；定時器工具也是層出不窮比如Timer，ScheduledExecutorService，Spring Scheduler，HashedWheelTimer(時間輪)，Quartz，Xxl-job/Elastic-job等；本文將對這些定時器工具做個簡單介紹和對比，都在哪些場景下使用。

Timer

Timer可以說是JDK提供最早的一個定時器了，使用簡單，功能也相對來說比較簡單；可以指定固定時間后觸發(fā)，固定時間點觸發(fā)，固定頻率觸發(fā)；

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "  === task1");
    }
}, 1000, 1000);

時間默認為毫秒，表示延遲一秒后執(zhí)行任務，并且頻率為1秒執(zhí)行任務；Timer內部使用TaskQueue存放任務，使用TimerThread單線程用來執(zhí)行任務：

private final TaskQueue queue = new TaskQueue();private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);

TimerThread內部是一個while(true)循環(huán)，不停的從TaskQueue中獲取任務執(zhí)行；當然每次添加到TaskQueue中的任務會進行排序，通過nextExecutionTime來進行排序，這樣TimerThread每次都可以獲取到最近執(zhí)行的任務；
Timer有兩大缺點：

  • TimerTask中出現(xiàn)未捕獲的異常，影響Timer；

  • 因為是單線程執(zhí)行某個任務執(zhí)行時間過長會影響其他認為的精確度；

正因為Timer存在的一些缺點，JDK1.5出現(xiàn)了新的定時器ScheduledExecutorService；

ScheduledExecutorService

JDK1.5提供了線程池的功能，ScheduledExecutorService是一個接口類，具體實現(xiàn)類是ScheduledThreadPoolExecutor繼承于ThreadPoolExecutor；

ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + " === " + System.currentTimeMillis() + " === task1");
    }
}, 1000, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

比起Timer可以配置多個線程去執(zhí)行定時任務，同時異常任務并不會中斷ScheduledExecutorService，線程池的幾個核心配置：

  • corePoolSize：核心線程數(shù)量，如果線程池中的線程少于此數(shù)目，則在執(zhí)行任務時創(chuàng)建，核心線程不會被回收；

  • maximumPoolSize：允許的最大線程數(shù)，當線程數(shù)量達到corePoolSize且workQueue隊列滿了，會創(chuàng)建線程；

  • keepAliveTime：超過corePoolSize空閑時間；

  • unit：keepAliveTime的單位；

  • workQueue：當線程超過corePoolSize，新的任務會被加入到隊列中等待；

  • threadFactory：創(chuàng)建線程的工廠類；

  • handler：線程池拒絕策略，包括：AbortPolicy，DiscardPolicy，DiscardOldestPolicy，CallerRunsPolicy策略，當然也可以自己擴展；

ScheduledExecutorService中添加的任務會被包裝成一個ScheduledFutureTask類，同時將任務放入DelayedWorkQueue隊列中是一個BlockingQueue；類似Timer也會根據(jù)加入任務觸發(fā)時間的先后進行排序，然后線程池中的Worker會到Queue中獲取任務執(zhí)行；

Spring Scheduler

Spring提供了xml和注解方式來配置調度任務，如下面xml配置：

<!-- 創(chuàng)建一個調度器 --><task:scheduler id="scheduler" /><!-- 配置任務類的bean --><bean id="helloTask" class="com.spring.task.HelloTask"></bean><task:scheduled-tasks scheduler="scheduler"><!-- 每2秒執(zhí)行一次 --><task:scheduled ref="helloTask" method="say" cron="0/2 * * * * ?" /></task:scheduled-tasks>

Spring提供了cron表達式的支持，并且可以直接配置執(zhí)行指定類中的指定方法，對使用者來說更加方便和簡單；但是其內部還是使用的ScheduledThreadPoolExecutor線程池；

HashedWheelTimer

Netty提供的一個定時器，用于定時發(fā)送心跳，使用的是時間輪算法；HashedWheelTimer是一個環(huán)形結構，可以類比成一個時鐘，整個環(huán)形結構由一個個小格組成，每個小格可以存放很多任務，隨著時間的流逝，指針轉動，然后執(zhí)行當前指定格子中的任務；任務通過取模的方式?jīng)Q定其應該放在哪個格子，有點類似hashmap；

HashedWheelTimer hashedWheelTimer = new HashedWheelTimer(1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 16);
hashedWheelTimer.newTimeout(new TimerTask() {@Overridepublic void run(Timeout timeout) throws Exception {
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "  === executed");
    }
}, 1, TimeUnit.SECONDS);

其中初始化的三個參數(shù)分別是：

  • tickDuration：每一格的時長；

  • unit：tickDuration的單位；

  • ticksPerWheel：時間輪總共有多少格；

如上面實例配置的參數(shù)，每一格時長1秒，時間輪總共16格，如果延遲1秒執(zhí)行，那就放到編號1的格子中，從0開始；如果延遲18秒，那么會放到編號為2的格子中，同時指定remainingRounds=1，表示第幾輪被調用，每轉一輪remainingRounds-1，知道remainingRounds=0才會被執(zhí)行；

Quartz

以上介紹的幾種定時器都是進程內的調度，而Quartz提供了分布式調度，所有被調度的任務都可以存放到數(shù)據(jù)庫中，每個業(yè)務節(jié)點通過搶占式的方式去獲取需要執(zhí)行的任務，其中一個節(jié)點出現(xiàn)問題并不影響任務的調度；

<bean id="dataSource" class="com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource"destroy-method="close"><property name="driverClass" value="com.MySQL.jdbc.Driver" /><property name="jdbcUrl" value="jdbc:mysql://localhost:3306/quartz" /><property name="user" value="root" /><property name="password" value="root" /></bean><bean id="scheduler"class="org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean"><property name="schedulerName" value="myScheduler"></property><property name="dataSource" ref="dataSource" /><property name="configLocation" value="classpath:quartz.properties" /><property name="triggers"><list><ref bean="firstCronTrigger" /></list></property></bean>

更多關于Quartz的介紹可以參考本人之前的文章：

  • Spring整合Quartz分布式調度

  • Quartz數(shù)據(jù)庫表分析

  • Quartz調度源碼分析

  • 基于Netty+Zookeeper+Quartz調度分析

當然Quartz本身也有不足的地方：底層調度依賴數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖，誰先搶到誰調度，這樣會導致節(jié)點負載不均衡；還有調度和執(zhí)行耦合在一起，導致調度器會受到業(yè)務的影響；

Xxl-job/Elastic-job

正因為Quartz存在著很多不足的地方，基于Quartz實現(xiàn)的分布式調度解決方案出現(xiàn)了包括Xxl-job/Elastic-job等；
整體思路：調度器和執(zhí)行器拆成不同的進程，調度器還是依賴Quartz本身的調度方式，但是調度的并不是具體業(yè)務的QuartzJobBean，而是統(tǒng)一的一個RemoteQuartzJobBean，在此Bean中通過遠程調用執(zhí)行器去執(zhí)行具體業(yè)務Bean；具體的執(zhí)行器在啟動時注冊到注冊中心(如Zookeeper)中，調度器可以在注冊中心(如Zookeeper)獲取執(zhí)行器信息，并通過相關的負載算法指定具體的執(zhí)行器去執(zhí)行；
還提供了運維管理界面，可以管理任務，比如像xxl-job:
大數(shù)據(jù)開發(fā)中定時器有哪些

當然還有更多其他的功能，此處就不在介紹了，可以直接去查看官網(wǎng)；

選擇合適的定時器

其實整體可以分為兩大類：進程內定時器包括和分布式調度器；
進程內定時器：Timer，ScheduledExecutorService，Spring Scheduler，HashedWheelTimer(時間輪)；
分布式調度器：Quartz，Xxl-job/Elastic-job；
所以首先根據(jù)需要僅僅只需要進程內的定時器，還是需要分布式調度；
其次在進程內Timer基本可以被淘汰了，完全可以使用ScheduledExecutorService來代替，如果系統(tǒng)使用了Spring那當然應該使用Spring Scheduler；
下面重點看看ScheduledExecutorService和HashedWheelTimer，ScheduledExecutorService內部使用的是DelayedWorkQueue，任務的新增、刪除會導致性能下降；而HashedWheelTimer并不受任務數(shù)量限制，所以如果任務很多并且任務執(zhí)行時間很短比如心跳，那么HashedWheelTimer是最好的選擇；HashedWheelTimer是單線程的，如果任務不多并且執(zhí)行時間過長，影響精確度，而ScheduledExecutorService可以使用多線程這時候選擇ScheduledExecutorService更好；
最后分布式調度器里面Quartz和Xxl-job/Elastic-job，對分布式調度要求不高的情況下才會選擇Quartz，不然都應該選擇Xxl-job/Elastic-job

感謝各位的閱讀！關于“大數(shù)據(jù)開發(fā)中定時器有哪些”這篇文章就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學到更多知識，如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！

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