java定時(shí)任務(wù)的3種實(shí)現(xiàn)方法

TOP 1：Timer

Timer 是 JDK 自帶的定時(shí)任務(wù)執(zhí)行類，無論任何項(xiàng)目都可以直接使用 Timer 來實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)，所以 Timer 的優(yōu)點(diǎn)就是使用方便，它的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義一個(gè)任務(wù)
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask：" + new Date());
            }
        };
        // 計(jì)時(shí)器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加執(zhí)行任務(wù)（延遲 1s 執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:25 CST 2020

Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:28 CST 2020

Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:31 CST 2020

Timer 缺點(diǎn)分析

Timer 類實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)雖然方便，但在使用時(shí)需要注意以下問題。

問題 1：任務(wù)執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)影響其他任務(wù)

當(dāng)一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，會(huì)影響其他任務(wù)的調(diào)度，如下代碼所示：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義任務(wù) 1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("進(jìn)入 timerTask 1：" + new Date());
                try {
                    // 休眠 5 秒
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Run timerTask 1：" + new Date());
            }
        };
        // 定義任務(wù) 2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask 2：" + new Date());
            }
        };
        // 計(jì)時(shí)器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加執(zhí)行任務(wù)（延遲 1s 執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 3000);
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

進(jìn)入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:08 CST 2020

Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020

Run timerTask 2：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020

進(jìn)入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020

Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:18 CST 2020

進(jìn)入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:18 CST 2020

Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020

Run timerTask 2：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020

進(jìn)入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020

從上述結(jié)果中可以看出，當(dāng)任務(wù) 1 運(yùn)行時(shí)間超過設(shè)定的間隔時(shí)間時(shí)，任務(wù) 2 也會(huì)延遲執(zhí)行。原本任務(wù) 1 和任務(wù) 2 的執(zhí)行時(shí)間間隔都是 3s，但因?yàn)槿蝿?wù) 1 執(zhí)行了 5s，因此任務(wù) 2 的執(zhí)行時(shí)間間隔也變成了 10s（和原定時(shí)間不符）。

問題 2：任務(wù)異常影響其他任務(wù)

使用 Timer 類實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)時(shí)，當(dāng)一個(gè)任務(wù)拋出異常，其他任務(wù)也會(huì)終止運(yùn)行，如下代碼所示：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義任務(wù) 1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("進(jìn)入 timerTask 1：" + new Date());
                // 模擬異常
                int num = 8 / 0;
                System.out.println("Run timerTask 1：" + new Date());
            }
        };
        // 定義任務(wù) 2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask 2：" + new Date());
            }
        };
        // 計(jì)時(shí)器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加執(zhí)行任務(wù)（延遲 1s 執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 3000);
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

進(jìn)入 timerTask 1：Mon Aug 17 22:02:37 CST 2020

Exception in thread "Timer-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero

    at com.example.MyTimerTask$1.run(MyTimerTask.java:21)

    at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)

    at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)

Process finished with exit code 0

Timer 小結(jié)

Timer 類實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是方便，因?yàn)樗?JDK 自定的定時(shí)任務(wù)，但缺點(diǎn)是任務(wù)如果執(zhí)行時(shí)間太長(zhǎng)或者是任務(wù)執(zhí)行異常，會(huì)影響其他任務(wù)調(diào)度，所以在生產(chǎn)環(huán)境下建議謹(jǐn)慎使用。

TOP 2：ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService 也是 JDK 1.5 自帶的 API，我們可以使用它來實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的功能，也就是說 ScheduledExecutorService 可以實(shí)現(xiàn) Timer 類具備的所有功能，并且它可以解決了 Timer 類存在的所有問題。

ScheduledExecutorService 實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的代碼示例如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建任務(wù)隊(duì)列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10); // 10 為線程數(shù)量
  // 執(zhí)行任務(wù)
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后開始執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020

Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:26 CST 2020

Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:29 CST 2020

ScheduledExecutorService 可靠性測(cè)試

① 任務(wù)超時(shí)執(zhí)行測(cè)試

ScheduledExecutorService 可以解決 Timer 任務(wù)之間相應(yīng)影響的缺點(diǎn)，首先我們來測(cè)試一個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)不會(huì)對(duì)其他任務(wù)造成影響，測(cè)試代碼如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建任務(wù)隊(duì)列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10);
        // 執(zhí)行任務(wù) 1
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("進(jìn)入 Schedule：" + new Date());
            try {
                // 休眠 5 秒
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后開始執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次
        // 執(zhí)行任務(wù) 2
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule2：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后開始執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

Run Schedule2：Mon Aug 17 11:27:55 CST 2020

進(jìn)入 Schedule：Mon Aug 17 11:27:55 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 11:27:58 CST 2020

Run Schedule：Mon Aug 17 11:28:00 CST 2020

進(jìn)入 Schedule：Mon Aug 17 11:28:00 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 11:28:01 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 11:28:04 CST 2020

從上述結(jié)果可以看出，當(dāng)任務(wù) 1 執(zhí)行時(shí)間 5s 超過了執(zhí)行頻率 3s 時(shí)，并沒有影響任務(wù) 2 的正常執(zhí)行，因此使用 ScheduledExecutorService 可以避免任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)其他任務(wù)造成的影響。

② 任務(wù)異常測(cè)試

接下來我們來測(cè)試一下 ScheduledExecutorService 在一個(gè)任務(wù)異常時(shí)，是否會(huì)對(duì)其他任務(wù)造成影響，測(cè)試代碼如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建任務(wù)隊(duì)列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10);
        // 執(zhí)行任務(wù) 1
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("進(jìn)入 Schedule：" + new Date());
            // 模擬異常
            int num = 8 / 0;
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后開始執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次
        // 執(zhí)行任務(wù) 2
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule2：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后開始執(zhí)行，每 3s 執(zhí)行一次
    }
}

程序執(zhí)行結(jié)果如下：

進(jìn)入 Schedule：Mon Aug 17 22:17:37 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:37 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:40 CST 2020

Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:43 CST 2020

從上述結(jié)果可以看出，當(dāng)任務(wù) 1 出現(xiàn)異常時(shí)，并不會(huì)影響任務(wù) 2 的執(zhí)行。

ScheduledExecutorService 小結(jié)

在單機(jī)生產(chǎn)環(huán)境下建議使用 ScheduledExecutorService 來執(zhí)行定時(shí)任務(wù)，它是 JDK 1.5 之后自帶的 API，因此使用起來也比較方便，并且使用 ScheduledExecutorService 來執(zhí)行任務(wù)，不會(huì)造成任務(wù)間的相互影響。

TOP 3：Spring Task

如果使用的是 Spring 或 Spring Boot 框架，可以直接使用 Spring Framework 自帶的定時(shí)任務(wù)，使用上面兩種定時(shí)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式，很難實(shí)現(xiàn)設(shè)定了具體時(shí)間的定時(shí)任務(wù)，比如當(dāng)我們需要每周五來執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，但如果使用 Spring Task 就可輕松的實(shí)現(xiàn)此需求。

以 Spring Boot 為例，實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)只需兩步：

1. 開啟定時(shí)任務(wù)；
2. 添加定時(shí)任務(wù)。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下。

① 開啟定時(shí)任務(wù)

開啟定時(shí)任務(wù)只需要在 Spring Boot 的啟動(dòng)類上聲明 @EnableScheduling 即可，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

@SpringBootApplication
@EnableScheduling // 開啟定時(shí)任務(wù)
public class DemoApplication {
    // do someing
}

② 添加定時(shí)任務(wù)

定時(shí)任務(wù)的添加只需要使用 @Scheduled 注解標(biāo)注即可，如果有多個(gè)定時(shí)任務(wù)可以創(chuàng)建多個(gè) @Scheduled 注解標(biāo)注的方法，示例代碼如下：

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component // 把此類托管給 Spring，不能省略
public class TaskUtils {
    // 添加定時(shí)任務(wù)
    @Scheduled(cron = "59 59 23 0 0 5") // cron 表達(dá)式，每周五 23:59:59 執(zhí)行
    public void doTask(){
        System.out.println("我是定時(shí)任務(wù)~");
    }
}

注意：定時(shí)任務(wù)是自動(dòng)觸發(fā)的無需手動(dòng)干預(yù)，也就是說 Spring Boot 啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)加載并執(zhí)行定時(shí)任務(wù)。

Cron 表達(dá)式

Spring Task 的實(shí)現(xiàn)需要使用 cron 表達(dá)式來聲明執(zhí)行的頻率和規(guī)則，cron 表達(dá)式是由 6 位或者 7 位組成的（最后一位可以省略），每位之間以空格分隔，每位從左到右代表的含義如下：

其中 * 和 ? 號(hào)都表示匹配所有的時(shí)間。

cron 表達(dá)式在線生成地址：https://cron.qqe2.com/

知識(shí)擴(kuò)展：分布式定時(shí)任務(wù)

上面的方法都是關(guān)于單機(jī)定時(shí)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，如果是分布式環(huán)境可以使用 redis 來實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)。

使用 Redis 實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)的方法大體可分為兩類：通過 ZSet 的方式和鍵空間通知的方式。

① ZSet 實(shí)現(xiàn)方式

通過 ZSet 實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的思路是，將定時(shí)任務(wù)存放到 ZSet 集合中，并且將過期時(shí)間存儲(chǔ)到 ZSet 的 Score 字段中，然后通過一個(gè)無線循環(huán)來判斷當(dāng)前時(shí)間內(nèi)是否有需要執(zhí)行的定時(shí)任務(wù)，如果有則進(jìn)行執(zhí)行，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import utils.JedisUtils;
import java.time.Instant;
import java.util.Set;

public class DelayQueueExample {
    // zset key
    private static final String _KEY = "myTaskQueue";
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Jedis jedis = JedisUtils.getJedis();
        // 30s 后執(zhí)行
        long delayTime = Instant.now().plusSeconds(30).getEpochSecond();
        jedis.zadd(_KEY, delayTime, "order_1");
        // 繼續(xù)添加測(cè)試數(shù)據(jù)
        jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(2).getEpochSecond(), "order_2");
        jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(2).getEpochSecond(), "order_3");
        jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(7).getEpochSecond(), "order_4");
        jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(10).getEpochSecond(), "order_5");
        // 開啟定時(shí)任務(wù)隊(duì)列
        doDelayQueue(jedis);
    }

    /**
     * 定時(shí)任務(wù)隊(duì)列消費(fèi)
     * @param jedis Redis 客戶端
     */
    public static void doDelayQueue(Jedis jedis) throws InterruptedException {
        while (true) {
            // 當(dāng)前時(shí)間
            Instant nowInstant = Instant.now();
            long lastSecond = nowInstant.plusSeconds(-1).getEpochSecond(); // 上一秒時(shí)間
            long nowSecond = nowInstant.getEpochSecond();
            // 查詢當(dāng)前時(shí)間的所有任務(wù)
            Set<String> data = jedis.zrangeByScore(_KEY, lastSecond, nowSecond);
            for (String item : data) {
                // 消費(fèi)任務(wù)
                System.out.println("消費(fèi)：" + item);
            }
            // 刪除已經(jīng)執(zhí)行的任務(wù)
            jedis.zremrangeByScore(_KEY, lastSecond, nowSecond);
            Thread.sleep(1000); // 每秒查詢一次
        }
    }
}

② 鍵空間通知

我們可以通過 Redis 的鍵空間通知來實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)，它的實(shí)現(xiàn)思路是給所有的定時(shí)任務(wù)設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間，等到了過期之后，我們通過訂閱過期消息就能感知到定時(shí)任務(wù)需要被執(zhí)行了，此時(shí)我們執(zhí)行定時(shí)任務(wù)即可。

默認(rèn)情況下 Redis 是不開啟鍵空間通知的，需要我們通過 config set notify-keyspace-events Ex 的命令手動(dòng)開啟，開啟之后定時(shí)任務(wù)的代碼如下：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;
import utils.JedisUtils;

public class TaskExample {
    public static final String _TOPIC = "__keyevent@0__:expired"; // 訂閱頻道名稱
    public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = JedisUtils.getJedis();
        // 執(zhí)行定時(shí)任務(wù)
        doTask(jedis);
    }

    /**
     * 訂閱過期消息，執(zhí)行定時(shí)任務(wù)
     * @param jedis Redis 客戶端
     */
    public static void doTask(Jedis jedis) {
        // 訂閱過期消息
        jedis.psubscribe(new JedisPubSub() {
            @Override
            public void onPMessage(String pattern, String channel, String message) {
                // 接收到消息，執(zhí)行定時(shí)任務(wù)
                System.out.println("收到消息：" + message);
            }
        }, _TOPIC);
    }
}