Java 定时任务 分布式定时任务

单点定时任务

JDK原生

自从JDK1.5之后，提供了ScheduledExecutorService代替TimerTask来执行定时任务，提供了不错的可靠性。

  1. public class SomeScheduledExecutorService {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 创建任务队列，共 10 个线程
  4.         ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
  5.                 Executors.newScheduledThreadPool(10);
  6.         // 执行任务: 1秒 后开始执行，每 30秒 执行一次
  7.         scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
  8.             System.out.println("执行任务：" + new Date());
  9.         }, 10, 30, TimeUnit.SECONDS);
  10.     }
  11. }

Spring Task

Spring Framework自带定时任务，提供了cron表达式来实现丰富定时任务配置。新手推荐使用https://cron.qqe2.com/这个网站来匹配cron表达式。

  1. @Configuration
  2. @EnableScheduling
  3. public class SomeJob {
  4.     private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SomeJob.class);
  6.     /**
  7.      * 每分钟执行一次（例：18:01:00，18:02:00）
  8.      * 秒 分钟 小时 日 月 星期 年
  9.      */
  10.     @Scheduled(cron = "0 0/1 * * * ? *")
  11.     public void someTask() {
  12.        //...
  13.     }
  14. }

单点的定时服务在目前微服务的大环境下，应用场景越来越局限，所以尝鲜一下分布式定时任务吧。

基于 Redis 实现

相较于之前两种方式，这种基于Redis的实现可以通过多点来增加定时任务，多点消费。但是要做好防范重复消费的准备。

通过ZSet的方式

将定时任务存放到ZSet集合中，并且将过期时间存储到ZSet的Score字段中，然后通过一个循环来判断当前时间内是否有需要执行的定时任务，如果有则进行执行。
具体实现代码如下：

  1. /**
  2.  * Description: 基于Redis的ZSet的定时任务 .<br>
  3.  */
  4. @Configuration
  5. @EnableScheduling
  6. public class RedisJob {
  7.     public static final String JOB_KEY = "redis.job.task";
  8.     private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RedisJob.class);
  9.     @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
  11.     /**
  12.      * 添加任务.
  13.      *
  14.      * @param task
  15.      */
  16.     public void addTask(String task, Instant instant) {
  17.         stringRedisTemplate.opsForZSet().add(JOB_KEY, task, instant.getEpochSecond());
  18.     }
  20.     /**
  21.      * 定时任务队列消费
  22.      * 每分钟消费一次（可以缩短间隔到1s）
  23.      */
  24.     @Scheduled(cron = "0 0/1 * * * ? *")
  25.     public void doDelayQueue() {
  26.         long nowSecond = Instant.now().getEpochSecond();
  27.         // 查询当前时间的所有任务
  28.         Set<String> strings = stringRedisTemplate.opsForZSet().range(JOB_KEY, 0, nowSecond);
  29.         for (String task : strings) {
  30.             // 开始消费 task
  31.             LOGGER.info("执行任务:{}", task);
  32.         }
  33.         // 删除已经执行的任务
  34.         stringRedisTemplate.opsForZSet().remove(JOB_KEY, 0, nowSecond);
  35.     }
  36. }

适用场景如下：

  • 订单下单之后15分钟后，用户如果没有付钱，系统需要自动取消订单。
  • 红包24小时未被查收，需要延迟执退还业务；
  • 某个活动指定在某个时间内生效&失效；

优势是：

  • 省去了MySQL的查询操作，而使用性能更高的Redis做为代替；

  • 不会因为停机等原因，遗漏要执行的任务；

    键空间通知的方式

    可以通过Redis的键空间通知来实现定时任务，它的实现思路是给所有的定时任务设置一个过期时间，等到了过期之后，通过订阅过期消息就能感知到定时任务需要被执行了，此时执行定时任务即可。
    默认情况下Redis是不开启键空间通知的，需要通过config set notify-keyspace-events Ex的命令手动开启。开启之后定时任务的代码如下:

    自定义监听器
    1. /**
    2. * 自定义监听器.
    3. */
    4. public class KeyExpiredListener extends KeyExpirationEventMessageListener {
    5.   public KeyExpiredListener(RedisMessageListenerContainer listenerContainer) {
    6.       super(listenerContainer);
    7.   }
    9.   @Override
    10.   public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
    11.       // channel
    12.       String channel = new String(message.getChannel(), StandardCharsets.UTF_8);
    13.       // 过期的key
    14.       String key = new String(message.getBody(), StandardCharsets.UTF_8);
    15.       // todo 你的处理
    16.   }
    17. }

    设置该监听器
    1. /**
    2. * Description: 通过订阅Redis的过期通知来实现定时任务 .<br>
    3. */
    4. @Configuration
    5. public class RedisExJob {
    6.   @Autowired private RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;
    7.   @Bean
    8.   public RedisMessageListenerContainer redisMessageListenerContainer() {
    9.       RedisMessageListenerContainer redisMessageListenerContainer = new RedisMessageListenerContainer();
    10.       redisMessageListenerContainer.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    11.       return redisMessageListenerContainer;
    12.   }
    14.   @Bean
    15.   public KeyExpiredListener keyExpiredListener() {
    16.       return new KeyExpiredListener(this.redisMessageListenerContainer());
    17.   }
    18. }

    Spring会监听符合以下格式的Redis消息

    1. private static final Topic TOPIC_ALL_KEYEVENTS = new PatternTopic("__keyevent@*");

    基于Redis的定时任务能够适用的场景也比较有限，但实现上相对简单，但对于功能幂等有很大要求。从使用场景上来说，更应该叫做延时任务。
    场景举例:

  • 订单下单之后15分钟后，用户如果没有付钱，系统需要自动取消订单。

  • 红包24小时未被查收，需要延迟执退还业务；

优劣势是：

  • 被动触发，对于服务的资源消耗更小；
  • Redis的Pub/Sub不可靠，没有ACK机制等，但是一般情况可以容忍；

  • 键空间通知功能会耗费一些CPU

    分布式定时任务

    引入分布式定时任务组件or中间件

    将定时任务作为单独的服务，遏制了重复消费，独立的服务也有利于扩展和维护。

    quartz

    依赖于MySQL，使用相对简单，可多节点部署，通过竞争数据库锁来保证只有一个节点执行任务。没有图形化管理页面，使用相对麻烦。

    elastic-job-lite

    依赖于Zookeeper，通过zookeeper的注册与发现，可以动态的添加服务器。

  • 多种作业模式

  • 失效转移
  • 运行状态收集
  • 多线程处理数据
  • 幂等性
  • 容错处理
  • 支持spring命名空间

  • 有图形化管理页面

    LTS

    依赖于Zookeeper，集群部署,可以动态的添加服务器。可以手动增加定时任务，启动和暂停任务。

  • 业务日志记录器

  • SPI扩展支持
  • 故障转移
  • 节点监控
  • 多样化任务执行结果支持
  • FailStore容错
  • 动态扩容
  • 对spring相对友好

  • 有监控和管理图形化界面

    xxl-job

    国产，依赖于MySQL,基于竞争数据库锁保证只有一个节点执行任务，支持水平扩容。可以手动增加定时任务，启动和暂停任务。

  • 弹性扩容

  • 分片广播
  • 故障转移
  • Rolling实时日志
  • GLUE（支持在线编辑代码，免发布）
  • 任务进度监控
  • 任务依赖
  • 数据加密
  • 邮件报警
  • 运行报表
  • 优雅停机

  • 国际化（中文友好）

    总结

    微服务下，推荐使用xxl-job这一类组件服务将定时任务合理有效的管理起来。而单点的定时任务有其局限性，适用于规模较小、对未来扩展要求不高的服务。
    相对而言，基于spring task的定时任务最简单快捷，而xxl-job的难度主要体现在集成和调试上。无论是什么样的定时任务，都需要确保：

  • 任务不会因为集群部署而被多次执行。

  • 任务发生异常得到有效的处理
  • 任务的处理过慢导致大量积压
  • 任务应该在预期的时间点执行

中间件可以将服务解耦，但增加了复杂度