Java專案實現定時任務的三種方法

2022-06-13 14:04:14

1 使用java.util.Timer

這種方式的定時任務主要用到兩個類，Timer 和 TimerTask，使用起來比較簡單。其中 Timer 負責設定 TimerTask 的起始與間隔執行時間。 TimerTask是一個抽象類，new的時候實現自己的 run 方法，然後將其丟給 Timer 去執行即可。

程式碼範例：

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Schedule {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
            }
        };
        // 在指定延遲0毫秒後開始，隨後地執行以2000毫秒間隔執行timerTask 
        new Timer().schedule(timerTask, 0L, 2000L);
        System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
    }
}

缺點：

Timer 的背後只有一個執行緒，不管有多少個任務，都只有一個工作執行緒序列執行，效率低下
受限於單執行緒，如果第一個任務邏輯上死迴圈了，後續的任務一個都得不到執行
依然是由於單執行緒，任一任務丟擲異常後，整個 Timer 就會結束，後續任務全部都無法執行

2 使用ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService 即是 Timer 的替代者，JDK 1.5 並行包引入，是基於執行緒池設計的定時任務類。每個排程任務都會分配到執行緒池中的某一個執行緒去執行，任務就是並行排程執行的，任務之間互不影響。

Java 5.0引入了java.util.concurrent包，其中的並行實用程式之一是ScheduledThreadPoolExecutor ，它是一個執行緒池，用於以給定的速率或延遲重複執行任務。它實際上是Timer/TimerTask組合的更通用替代品，因為它允許多個服務執行緒，接受各種時間單位，並且不需要子類TimerTask （只需實現Runnable）。使用一個執行緒設定ScheduledThreadPoolExecutor使其等效於Timer 。

程式碼範例：

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.*;

public class Schedule {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個ScheduledThreadPoolExecutor執行緒池，核心執行緒數為5
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(5);
        // 建立Runnable列印當前執行緒和當前時間
        Runnable r = () -> System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
        /**
         * schedule：只執行一次排程
         * scheduleAtFixedRate：一開始就計算間隔時間，如果任務超過間隔時間，那麼就直接開始下一個任務
         * scheduleWithFixedDelay：任務無論執行多久，都要等待上一輪任務完成之後再間隔指定時間，然後才開始下一個任務
         */
         // 在指定1秒延遲後執行r,之後每兩秒執行一次
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(r, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

3 使用Spring Task

Spring Task 底層是基於 JDK 的 ScheduledThreadPoolExecutor 執行緒池來實現的。直接通過Spring 提供的 @Scheduled 註解即可定義定時任務，非常方便。

以Spring Boot來作為範例，步驟為

在啟動類所在包下建立Schedule 類（在沒有設定@ComponentScan的情況下，Spring Boot只會預設掃描啟動類所在包的spring元件）
在該類上新增@Component和@EnableScheduling註解
在方法上新增@Scheduled註解，該註解主要引數如下

String cron() default "";  // 支援cron表示式

long fixedDelay() default -1;  // 在最後一次呼叫結束和下一次呼叫開始之間的時間間隔，以毫秒為單位
String fixedDelayString() default "";  // 同上，類似ScheduledExecutorService的scheduleWithFixedDelay

long fixedRate() default -1;  // 在呼叫之前的時間間隔，以毫秒為單位
String fixedRateString() default "";  // 同上，類似ScheduledExecutorService的scheduleAtFixedRate

long initialDelay() default -1;  // 在第一次執行fixedRate()或fixedDelay()任務之前要延遲的毫秒數
String initialDelayString() default "";  // 同上

程式碼範例：

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

import java.time.LocalDateTime;

@Component
@EnableScheduling
public class Schedule {
    @Scheduled(fixedRate = 2000L)
    public void task() {
        System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
    }
}

優點：簡單，輕量，支援 Cron 表示式缺點：預設只支援單機，是單執行緒的，並且提供的功能比較單一

可以通過@EnableAsync和 @Async開啟多執行緒

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.time.LocalDateTime;

@Component
@EnableAsync  // 開啟非同步多執行緒
@EnableScheduling
public class Schedule {

    @Async
    @Scheduled(fixedRate = 2000L)
    public void task() {
        System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
    }
}

使用@EnableAsync註解後，預設情況下，Spring將搜尋關聯的執行緒池定義：上下文中的唯一org.springframework.core.task.TaskExecutor
的bean，或者名為“taskExecutor”的java.util.concurrent.Executor
的bean。如果兩者都無法解析，則將使用org.springframework.core.task.SimpleAsyncTaskExecutor來處理非同步方法呼叫。

TaskExecutor實現為每個任務啟動一個新執行緒，非同步執行它。支援通過“concurrencyLimit”bean 屬性限制並行執行緒。預設情況下，並行執行緒數是無限的，所以使用預設的執行緒池有導致記憶體溢位的風險。

注意：剛才的執行結果看起來是執行緒複用的，而實際上此實現不重用執行緒！應儘量實現一個執行緒池TaskExecutor ，特別是用於執行大量短期任務。不要使用預設的SimpleAsyncTaskExecutor。

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.Executor;

@Component
@EnableAsync
@EnableScheduling
public class Schedule {

    @Async
    @Scheduled(fixedRate = 2000L)
    public void task() {
        System.out.println("當前執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前時間" + LocalDateTime.now());
    }


    @Bean("taskExecutor")
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        taskExecutor.setCorePoolSize(10);
        taskExecutor.setMaxPoolSize(50);
        taskExecutor.setQueueCapacity(200);
        taskExecutor.setKeepAliveSeconds(60);
        taskExecutor.setThreadNamePrefix("自定義-");
        taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        return taskExecutor;
    }
}

上面提到的一些定時任務的解決方案都是在單機下執行的，適用於比較簡單的定時任務場景比如每天凌晨備份一次資料。如果我們需要一些高階特性比如支援任務在分散式場景下的分片和高可用的話，我們就需要用到分散式任務排程框架了，比如Quartz、Elastic-Job、XXL-JOB、PowerJob，本文就不再詳細進行介紹了，感興趣的可以自行查閱相關資料。

總結

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Java專案實現定時任務的三種方法

目錄

1 使用java.util.Timer

2 使用ScheduledExecutorService

3 使用Spring Task

總結

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