深度解析Spring定时任务调度

￡神魔★判官ぃ 2024-03-25 23:54 96阅读 0赞

本文我们聊一下Spring定时任务调度。这个主题，相信大家都比较熟悉，平时用的应该也比较多。不过说起实现原理，了解的小伙伴应该就不太多了，网上对应的文章虽然很多，不过基本都是使用教程。即使有少部分提及原理，说的也是含糊不清，更有甚者是胡说八道。

其实Spring的定时任务调度，并不神秘，也不是Spring特有的，本质还是借助JDK的能力实现的，只是**在使用方式上更Spring一点**，也就是更简洁、更便捷一点。

> 关于JDK的定时任务，主要是借助 `ScheduledThreadPoolExecutor`实现的，感兴趣的小伙伴可以可以自行了解其实现原理。这里我们主要聊Spring的相关细节，关于JDK部分我们不会详细介绍。
> 
> 当然，如果你们有需要，恰巧我也有时间的话，也可以拿出来说一说，毕竟说啥不是说呢，是吧。

## 1. Spring定时任务的类型 ##

关于Spring定时任务的使用，小伙伴们应该都比较熟悉，就是直接在方法上加上`@Scheduled`注解即可。Spring会根据你指定的频率，定时调度该方法的执行，这一点完全不用你关心。

使用自然是很简单的，这是Spring一贯的风格。关于Spring是怎么做的，小伙伴应该也可以猜到，至少得先把这些标注了`@Scheduled`注解的定时方法找出来，然后在想办法让它定时执行。当然前面我们也说了，这部分是借助JDK的能力来实现的。

但是在使用Spring定时调度的过程，也有一些细节需要先和小伙伴们介绍清楚。首先就是Spring支持的三种类型任务的执行逻辑，这里恐怕能说清楚的小伙伴们不多，尤其是在碰到单线程模型，我们先梳理一下：

Spring支持CRON表达式类型、fixedDelay间隔执行、fixedRate间隔执行三种任务类型。关于这三种类型在任务执行上的差别，我们一一介绍一下。

### 1.1 CRON表达式类型任务 ###

关于CRON表达式含义，这里我们不再介绍，相信小伙伴们都比较熟悉，实在不熟悉自行查阅资料吧。

我们要说的是，在单线程执行的情况下，`如果CRON任务执行时间过长，以至于下次执行的时间都到了，但是上次任务还没有执行结束，下次任务要怎么办。`

这里先给结论：`放弃`，也就是`下一次任务执行就被放弃了，也就是少执行了一次`。这里拿任务设置为每五秒执行一次的表达式，说明一下：

1.  假设10:00:00s时，任务第一次执行，但是任务执行时间很长，执行了7s。
2.  根据任务的执行计划，10:00:05s时，应该要执行第二次任务，但是此时发现有任务在执行(上一次任务需要执行到10:00:07s)，那么，`此次执行计划直接放弃，也就是本次任务不执行了`。
3.  根据任务的执行计划，10:00:10s时，应该要执行第三次任务，此时发现没有任务执行，本次任务正常执行。

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这里大家一定要注意，单线程模型下，由于第一次任务执行时间较长，导致第二次任务不执行，也就是少执行了一次。这里可能会影响预期、从而产生业务影响。

### 1.2 fixedDelay间隔类型任务 ###

fixedDelay是最简单的一种方式模型，间隔执行：也就是延迟指定的间隔后，再次执行下次任务。计算公式为：`下次执行时间 = 上次任务执行结束时间 + 间隔时间`。相同的问题：如果任务执行时间较长，下次执行时间也会晚于预期。这里以任务间隔为五秒，说明一下：

1.  假设10:00:00s时，任务第一次执行，任务执行时间较长，执行了7s。
2.  第一次任务执行结束后(10:00:07)，等待5s后，再次执行下一次任务(10:00:12)，第二次任务执行了3s。
3.  第二次任务执行结束后(10:00:15)，等待5s后，再次执行下一次任务，依此类推。

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这里需要注意，单线程模型下，如果存在任务执行时间较长，`整体的执行计划都会往后顺延`。

### 1.3 fixedRate间隔类型任务 ###

fixedRate也是间隔执行的方式，只是这个间隔不是按照任务结束时间计算的，而是按照开始时间。计算公式为：`下次执行时间 = 上次任务执行开始时间 + 间隔时间`。当然，如果任务执行时间较长，超过间隔时间，下次执行时间也要顺延，毕竟不能强暴的直接打断吧。

不过fixedRate会将间隔会自动缩小，尽量追赶计划执行时间，一旦赶上或者追平，继续按照指定间隔执行。这里还是以间隔为五秒的情况，说明一下：

1.  假设10:00:00s时，任务第一次执行，任务执行时间较长，执行了7s。
2.  根据任务的执行计划，10:00:05s时，应该要执行第二次任务，但是此时第一次任务还在执行中，所以第二次执行时间只能等待顺延。
3.  第一次任务执行结束后(10:00:07)，发现已经晚于第二次执行的计划时间了。会追赶进度，所以第二次任务立即执行。
4.  这里假设第二次任务只需要执行2s，在10:00:09就执行结束了。计划第三次执行时间为：10:00:10，也就是第二次任务已经追平了，无需继续追赶，此时会遵循计划，在10:00:10时，正常执行第三次任务。

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这里需要注意，`fixedRate会自动调整间隔，使任务尽快追平计划时间，追平后遵循计划执行`。当然这里讨论的也是单线程模型下。

好了，关于定时任务的三种类型的讨论就这么多。大家注意在单线程模型下，上面的讨论才有意义。大家清楚不同任务类型，发生任务执行时间过长，对下次执行时间的影响即可。再次强调，是单线程模型下，如果是多线程执行，影响情况需要结合线程池配置分析了，这里我们不具备讨论条件。

> 这里为什么执着的讨论单线程模型，因为Spring默认的就是单线程模型，而往往我们又不指定调度线程池。所以其实单线程模型才是最最常用的。

## 2. @Scheduled注解解析 ##

通过上一章节对Spring三种定时任务类型的介绍，相信小伙伴们已经很清楚他们之间的区别了。在Spring中，定时任务都是由@Scheduled标识的，三种任务类型分别对应@Scheduled的三种属性，分别是`cron`、`fixedDelay`、`fixedRate`，设置对应的值，即为开启对应类型的任务。

我们在上面也介绍过了，Spring要执行这些定时任务，第一步就是需要先解析出来这些定时任务，然后才能交由JDK处理。那么本章节我们就来看一下解析过程。

### 2.1 @EnableScheduling开启任务调度功能 ###

在探索解析流程之前，我们先介绍一下`@EnableScheduling`。大家知道，在使用Spring的定时任务调度功能前，是需要在类上先添加@EnableScheduling开启的，这究竟有什么用呢。

关于Spring的`@EnableXXX`，通常到时开启某种能力，比如EnableScheduling开启定时任务调度、 @EnableAsync开启异步调用等。其实原理也很简单，都是借助`@Import`能力导入某些`BeanPostProcessor`（也有可能是其他类型的），这些BeanPostProcessor，会在bean的生命周期的各个流程发挥重要作用，从而使Spring具有强大的能力。

关键这个过程完全是可插拔的，加入某个BeanPostProcessor，就具备响应能力了，拓展能力极强。这也正是`@EnableXXX`的原理，可以简单理解为：开启某项功能。

> `BeanPostProcessor`是Spring留给我们的一种拓展方式，能力非常强悍，甚至很多Spring的核心能力，比如`@AutoWired`和`@Resource`属性注入

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