一、定时任务调度方式常见的有:

1、cron是一个linux下的定时执行工具,一些重要的任务的定时执行可以通过cron来实现,例如每天凌晨1点备份数据等。

2、在JAVA WEB开发中,我们也经常需要用到定时执行任务的功能,JDK提供了Timer类与ScheduledThreadPoolExecutor类实现这个定时功能。

3、quartz

4、分布式任务调度平台XXL-JOB(http://www.cnblogs.com/xuxueli/p/5021979.html)

  Timer有着不少缺陷,如Timer是单线程模式,调度多个周期性任务时,如果某个任务耗时较久就会影响其它任务的调度;如果某个任务出现异常而没有被catch则可能导致唯一的线程死掉而所有任务都不会再被调度。ScheduledThreadPoolExecutor解决了很多Timer存在的缺陷。

二、ScheduledThreadPoolExecutor使用示例

本章节主要讲述ScheduledThreadPoolExecutor,先通过一个示例了解下基本用法:

package com.dxz.concurrent.schedulethreadpool;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit; public class ScheduledThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executorService = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
BusinessTask task = new BusinessTask();
// 1秒后开始执行任务,以后每隔2秒执行一次
executorService.scheduleWithFixedDelay(task, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
} private static class BusinessTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("任务开始...");
doBusiness();
System.out.println("任务结束...");
} private void doBusiness() {
/*String a = null;
System.out.println("a:="+a.toString());*/
}
}
}

结果(片段):

...
任务结束...
任务开始...
任务结束...
任务开始...
任务结束...
任务开始...
...

如果将上面的doBusiness()中的注释去掉,

结果:(一直被卡住了)

任务开始...

调度功能不起作用,原因:

创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作,随后,在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟。如果任务的任一执行遇到异常,就会取消后续执行。否则,只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。这样就需要把doBusiness()方法的所有可能异常捕获,才能保证定时任务继续执行。

三、ScheduledThreadPoolExecutor原理

先来看看ScheduledThreadPoolExecutor的实现模型,它通过继承ThreadPoolExecutor来重用线程池的功能,里面做了几件事情:

  • 为线程池设置了一个DelayedWorkQueue,该queue同时具有PriorityQueue(优先级大的元素会放到队首)和DelayQueue(如果队列里第一个元素的getDelay返回值大于0,则take调用会阻塞)的功能
  • 将传入的任务封装成ScheduledFutureTask,这个类有两个特点,实现了java.lang.Comparable和java.util.concurrent.Delayed接口,也就是说里面有两个重要的方法:compareTo和getDelay。ScheduledFutureTask里面存储了该任务距离下次调度还需要的时间(使用的是基于System#nanoTime实现的相对时间,不会因为系统时间改变而改变,如距离下次执行还有10秒,不会因为将系统时间调前6秒而变成4秒后执行)。getDelay方法就是返回当前时间(运行getDelay的这个时刻)距离下次调用之间的时间差;compareTo用于比较两个任务的优先关系,距离下次调度间隔较短的优先级高。那么,当有任务丢进上面说到的DelayedWorkQueue时,因为它有DelayQueue(DelayQueue的内部使用PriorityQueue来实现的)的功能,所以新的任务会与队列中已经存在的任务进行排序,距离下次调度间隔短的任务排在前面,也就是说这个队列并不是先进先出的;另外,在调用DelayedWorkQueue的take方法的时候,如果没有元素,会阻塞,如果有元素而第一个元素的getDelay返回值大于0(前面说过已经排好序了,第一个元素的getDelay不会大于后面元素的getDelay返回值),也会一直阻塞。
  • ScheduledFutureTask提供了一个run的实现,线程池执行的就是这个run方法。看看run的源码(本文的代码取自hotspot1.5.0_22,jdk后续版本的代码可能已经不一样了,如jdk1.7中使用了自己实现的DelayedWorkQueue,而不再使用PriorityQueue作为存储,不过从外面看它们的行为还是一样的,所以并不影响对ScheduledThreadPoolExecutor调度机制的理解):
    public void run() {
    boolean periodic = isPeriodic();
    if (!canRunInCurrentRunState(periodic))
    cancel(false);
    else if (!periodic)//2
    ScheduledFutureTask.super.run();
    else if (ScheduledFutureTask.super.runAndReset()) {
    setNextRunTime();
    reExecutePeriodic(outerTask);
    }
    }
        public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
boolean cancelled = super.cancel(mayInterruptIfRunning);
if (cancelled && removeOnCancel && heapIndex >= 0)
remove(this);
return cancelled;
}

综上,可以看到,ScheduledThreadPoolExecutor执行周期性任务的模型就是:调度一次任务,计算并设置该任务下次间隔,将任务放回队列中供线程池执行。这里的队列起了很大的作用,且有一些特点:距离下次调度间隔短的任务总是在队首,队首的任务若距离下次调度的间隔时间大于0就无法从该队列的take()方法中拿到任务。

周期性任务的入口(

ScheduledThreadPoolExecutor.scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)和

ScheduledThreadPoolExecutor.scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)

)与非周期性任务是类似的,它们处理方式不同的地方在于前文说到的ScheduledFutureTask#run()中。

scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit) {
if (command == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
if (period <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
ScheduledFutureTask<Void> sft =
new ScheduledFutureTask<Void>(command,
null,
triggerTime(initialDelay, unit),
unit.toNanos(period));
RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
sft.outerTask = t;
delayedExecute(t);
return t;
}

固定频率的调度方法:scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)

    public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command,
long initialDelay,
long delay,
TimeUnit unit) {
if (command == null || unit == null) //参数校验
throw new NullPointerException();
if (delay <= 0) //参数校验
throw new IllegalArgumentException();
ScheduledFutureTask<Void> sft =
new ScheduledFutureTask<Void>(command,
null,
triggerTime(initialDelay, unit),
unit.toNanos(-delay));
RunnableScheduledFuture<Void> t = decorateTask(command, sft);
sft.outerTask = t;
delayedExecute(t);
return t;
}

接下来看看ScheduledThreadPoolExecutor.schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit)和ScheduledThreadPoolExecutor.schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)这两个非周期性任务的实现方式,先看看它们的源码:

     public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
long delay,
TimeUnit unit) {
if (callable == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
RunnableScheduledFuture<V> t = decorateTask(callable,
new ScheduledFutureTask<V>(callable,
triggerTime(delay, unit)));
delayedExecute(t);
return t;
}
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
long delay,
TimeUnit unit) {
if (command == null || unit == null)
throw new NullPointerException();
RunnableScheduledFuture<?> t = decorateTask(command,
new ScheduledFutureTask<Void>(command, null,
triggerTime(delay, unit)));
delayedExecute(t);
return t;
}
delayedExecute()延迟或周期任务的主要执行方法:
 //延迟或周期任务的主要执行方法。如果线程池关闭,则拒绝任务。否则,将任务添加到队列中,并在必要时启动一个线程来运行它。(我们不能启动线程运行任务因为任务(可能)不应该运行。)如果线程池关闭,任务被添加,如果需要取消,由状态和运行后关闭参数删除它。 
 private void delayedExecute(RunnableScheduledFuture<?> task) {
if (isShutdown())
reject(task);
else {
super.getQueue().add(task);
if (isShutdown() &&
!canRunInCurrentRunState(task.isPeriodic()) &&
remove(task))
task.cancel(false);
else
ensurePrestart();
}
}

实现方式也很简单,在创建ScheduledThreadPoolExecutor内部任务(即ScheduledFutureTask)的时候就将调度间隔计算并设置好,如果当前线程数小于设置的核心线程数,就启动一个线程(可能是线程池刚启动里面还没有线程,也可能是里面的线程执行任务时挂掉了。如果线程池中的线程挂掉了而又没有调用这些schedule方法谁去补充挂掉的线程?不用担心,线程池自己会处理的)去监听队列里的任务,然后将任务放到队列里,在任务执行间隔不大于0的时候,线程就可以拿到这个任务并执行。

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