Quartz词义为"石英"水晶,然后聪明的人类利用它发明了石英手表,因石英晶体在受到电流影响时,它会产生规律的振动,于是,这种时间上的规律,也被应用到了软件界,来命名了一款任务调度框架--Quartz。现实软件逻辑中,周期任务有着广泛的存在,如定时刷新配置信息,定期盘点库存,定时收发邮件等,至于定时任务处理,也有Spring的ScheduledThreadPool,还有基于注解@Scheduled的方式,ScheduledThreadPool主要是基于相对时间,不方便控制,而@Scheduled则会导致连锁错误,所以我们来用下Quartz,看看有啥优势。

工具:Idea201902/JDK11/ZK3.5.5/Gradle5.4.1/RabbitMQ3.7.13/Mysql8.0.11/Lombok0.26/Erlang21.2/postman7.5.0/Redis3.2/RocketMQ4.5.2/Sentinel1.6.3/SpringBoot2.1.6/Quartz2.3.1/Nacos1.1.3

难度: 新手--战士--老兵--大师

目标:1.使用Quartz实现物流订单定期延误检查;

步骤:

1.整体框架依旧,多模块微服务框架商城系统,一个共享模块,多个功能模块,具体见项目代码结构。

2.按照惯例,先上几个Quartz的核心概念的菜:

  • Job-任务:一个接口,只有一个execute方法,使用时该方法内容即为需要执行的任务逻辑,还有个关联的JobDetail接口,注意这两者并不是继承关系,Quartz在每次执行Job时,都重新创建一个Job实例,所以它不直接接受一个Job的实例,相反它接收一个Job实现类,以便运行时通过newInstance()的反射机制实例化Job。因此需要通过一个类来描述Job的实现类及其它相关的静态信息,如Job名字、描述、关联监听器等信息,JobDetail承担了这一角色,Quartz源码中描述两者关系:"Quartz不会保存一个Job接口的实例,但可以通过JobDetail来定义一个实例",JobDetail包含一个getJobClass()获得Job实例字节码的方法;

  • Trigger-触发器:手枪的扳机,什么时候发射,就看什么时候触发了该类设定的条件,可自由定义触发规则,多个触发器可作用于一个Job,但一个触发器只可作用于一个Job;

  • Scheduler-调度器:代表一个Quartz的独立运行容器,Trigger和JobDetail可以注册到Scheduler中,两者在Scheduler中拥有各自的组及名称,组及名称是Scheduler查找定位容器中某一对象的依据,Trigger的组及名称必须唯一,JobDetail的组和名称也必须唯一(但可以和Trigger的组和名称相同,因为它们是不同类型的);

3.先做个简单的上手小菜,定义一个HelloJob类,内容就是打印HelloWrold:

public class HelloJob implements Job {
@Override
public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"helloWorld");
}
}

再直接使用main入口,定义jobDetail -->Trigger-->Scheduler,可以看到这里并没有直接使用HelloJob类,而是以Class形式放入JobDetail 中,很明显使用的就是Java反射机制了,代码清晰简单,不解释了。

public class ScheduledTaskMain {
public static void main(String[] args) throws SchedulerException {
/*创建一个jobDetail的实例,将该实例与HelloJob Class绑定*/
JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob.class).withIdentity("HelloJob").build();
/*创建一个触发器,每2秒执行一次任务,一直持续下去*/
SimpleTrigger cronTrigger= TriggerBuilder.newTrigger().withIdentity("HelloTrigger").startNow()
.withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(2).repeatForever()).build();
/*创建schedule实例*/
StdSchedulerFactory factory = new StdSchedulerFactory();
Scheduler scheduler = factory.getScheduler();
/*将Job和trigger放入Scheduler容器*/
scheduler.scheduleJob(jobDetail,cronTrigger);
scheduler.start();
}
}

4.愉快地跑一个:

从输出可以看到Quartz内部系列对象的创建过程,并建立了10线程的ThreadPool,最后执行了HelloWorld任务。

5.当然,我们的主菜不可能是做HelloWorld任务,那还不简单!改起来!为了试验方便,我只改动logistic模块,新建一个Job类:com.biao.mall.logistic.schedule.HelloJob2,直接注入SpringBean任务,这个任务就是定期检查过期未发的物流单,具体见deliveryService.checkDelayed()方法:

@Component
@DisallowConcurrentExecution //标识这个任务是串行执行,不是并发执行
public class HelloJob2 implements Job, Serializable {
@Autowired
private DubboDeliveryService deliveryService; /*经测试,下面这种构造方法注入deliveryService的方式会导致NPE!*/
/* @Autowired
public HelloJob2(DubboDeliveryService deliveryService){
this.deliveryService = deliveryService;
} public HelloJob2(){}
*/
@Override
public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
int num = deliveryService.checkDelayed();
System.out.println("delayed num is >>> "+ num);
}
}

com.biao.mall.logistic.impl.DubboDeliveryServiceImpl中,实现deliveryService.checkDelayed()方法:

    //检查延误未发的物流单,
/*仅供逻辑测试,直接查找出所有10天之前的订单,生产逻辑肯定比这复杂*/
@Override
public int checkDelayed() {
QueryWrapper qw = new QueryWrapper();
LocalDateTime timeNow = LocalDateTime.now(ZoneId.systemDefault());
qw.lt(true,"gmt_create",timeNow.minusDays(10L));
List<DubboDeliveryEntity> list = deliveryDao.selectList(qw);
return Objects.isNull(list)? 0: list.size();
}

再将ScheduledTaskMain中替换为Job2,运行结果NPE:

这就有点让人失望了,原因在哪?这是因为通过实现Job接口的方式来创建定时任务,这个类在实例化时是被Quartz实例化的,同时没有注入到Spring中。而自定义的Service是Spring容器管理的,因此就导致了被Spring所管理的Bean不能被自动注入进来,Quartz也无法感知自定义的ServiceBean的存在!

6.关于@DisallowConcurrentExecution 注解:即该Job不并发执行,比如当前一个Job未执行完,而下一个Job也满足Trigger条件,此时就会被阻塞。(详细解释请见后记)

7.该NPE解决思路,就是要将Scheduler也纳入Spring容器管理, 先定义com.biao.mall.logistic.schedule.MyJobFactory,继承自AdaptableJobFactory:

  • AdaptableJobFactory 是一个支持Runnable和Job对象的工厂,实现了JobFactory接口;

  • TriggerFiredBundle是一个接收从JobStore到QuartzSchedulerThread执行时数据的类;

@Component
public class MyJobFactory extends AdaptableJobFactory {
/**
* AutowireCapableBeanFactory接口是BeanFactory的子类
* 可以连接和填充那些生命周期不被Spring管理的已存在的bean实例
*/
private AutowireCapableBeanFactory capableBeanFactory; @Autowired
public MyJobFactory(AutowireCapableBeanFactory capableBeanFactory){
this.capableBeanFactory = capableBeanFactory;
} @Override
protected Object createJobInstance(TriggerFiredBundle bundle) throws Exception{
//调用父类方法
Object jobInstance = super.createJobInstance(bundle);
//进行注入(Spring接管该Bean)
capableBeanFactory.autowireBean(jobInstance);
return jobInstance;
}
}

8.再定义一个com.biao.mall.logistic.schedule.QuartzConf配置类,可以通过SchedulerFactoryBean这个桥梁来完成ApplicationContext和SchedulerContext关联,如下,再运行程序即正常执行!

@Configuration
public class QuartzConfig {
//不推荐这里注解@Autowired,使用构造函数注入
private MyJobFactory myJobFactory;
@Autowired
public QuartzConfig(MyJobFactory myJobFactory){
this.myJobFactory = myJobFactory;
}
@Bean(name = "factoryBean")
public SchedulerFactoryBean schedulerFactoryBean(){
// Spring提供SchedulerFactoryBean为Scheduler提供配置信息,并被Spring容器管理其生命周期
SchedulerFactoryBean factoryBean = new SchedulerFactoryBean();
factoryBean.setOverwriteExistingJobs(true);
//设置是否自动启动
factoryBean.setAutoStartup(false);
//设置系统启动后,Starting Quartz Scheduler的延迟时间
factoryBean.setStartupDelay(30);
// 设置自定义Job Factory,用于Spring管理Job bean
factoryBean.setJobFactory(myJobFactory);
return factoryBean;
} @Bean(name = "myScheduler")
public Scheduler getScheduler(){
Scheduler scheduler = schedulerFactoryBean().getScheduler();
return scheduler;
}
}

来看点SchedulerFactoryBean的源码(部分):

/**
* {@link FactoryBean} that creates and configures a Quartz {@link org.quartz.Scheduler},
* manages its lifecycle as part of the Spring application context, and exposes the
* Scheduler as bean reference for dependency injection.
*
* <p>Allows registration of JobDetails, Calendars and Triggers, automatically
* starting the scheduler on initialization and shutting it down on destruction.
* In scenarios that just require static registration of jobs at startup, there
* is no need to access the Scheduler instance itself in application code.
// 代码省略部分 ... ...
*/
public class SchedulerFactoryBean extends SchedulerAccessor implements FactoryBean<Scheduler>,
BeanNameAware, ApplicationContextAware, InitializingBean, DisposableBean, SmartLifecycle { public static final String PROP_THREAD_COUNT = "org.quartz.threadPool.threadCount";
public static final int DEFAULT_THREAD_COUNT = 10;
private static final ThreadLocal<ResourceLoader> configTimeResourceLoaderHolder = new ThreadLocal<>();
private static final ThreadLocal<Executor> configTimeTaskExecutorHolder = new ThreadLocal<>();
private static final ThreadLocal<DataSource> configTimeDataSourceHolder = new ThreadLocal<>();
private static final ThreadLocal<DataSource> configTimeNonTransactionalDataSourceHolder = new ThreadLocal<>();
// 代码省略部分 ... ...
//---------------------------------------------------------------------
// 实现接口InitializingBean,即SpringBean生命周期中的afterPropertiesSet()方法,dataSource是持久化属性,
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
if (this.dataSource == null && this.nonTransactionalDataSource != null) {
this.dataSource = this.nonTransactionalDataSource;
} if (this.applicationContext != null && this.resourceLoader == null) {
this.resourceLoader = this.applicationContext;
} // 初始化Scheduler实例,将Jobs/Triggers注册
this.scheduler = prepareScheduler(prepareSchedulerFactory());
try {
registerListeners();
registerJobsAndTriggers();
}
catch (Exception ex) {
try {
this.scheduler.shutdown(true);
}
catch (Exception ex2) {
logger.debug("Scheduler shutdown exception after registration failure", ex2);
}
throw ex;
}
}
// 代码省略部分 ... ...
/**
* 初始化当前的SchedulerFactory, 应用本地定义的属性值
* @param参数schedulerFactory为需要初始化的对象
*/
private void initSchedulerFactory(StdSchedulerFactory schedulerFactory) throws SchedulerException, IOException {
Properties mergedProps = new Properties();
if (this.resourceLoader != null) {
mergedProps.setProperty(StdSchedulerFactory.PROP_SCHED_CLASS_LOAD_HELPER_CLASS,
ResourceLoaderClassLoadHelper.class.getName());
} if (this.taskExecutor != null) {
mergedProps.setProperty(StdSchedulerFactory.PROP_THREAD_POOL_CLASS,
LocalTaskExecutorThreadPool.class.getName());
}
else {
// 设置必要的默认属性,Quartz会使用显式属性设置覆盖默认属性
mergedProps.setProperty(StdSchedulerFactory.PROP_THREAD_POOL_CLASS, SimpleThreadPool.class.getName());
mergedProps.setProperty(PROP_THREAD_COUNT, Integer.toString(DEFAULT_THREAD_COUNT));
} if (this.configLocation != null) {
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Loading Quartz config from [" + this.configLocation + "]");
}
PropertiesLoaderUtils.fillProperties(mergedProps, this.configLocation);
} CollectionUtils.mergePropertiesIntoMap(this.quartzProperties, mergedProps);
if (this.dataSource != null) {
mergedProps.put(StdSchedulerFactory.PROP_JOB_STORE_CLASS, LocalDataSourceJobStore.class.getName());
}
if (this.schedulerName != null) {
mergedProps.put(StdSchedulerFactory.PROP_SCHED_INSTANCE_NAME, this.schedulerName);
} schedulerFactory.initialize(mergedProps);
}
// 代码省略部分 ... ...
/**
* 根据给定的factory 和scheduler name生成Scheduler实例,由afterPropertiesSet调用
缺省实现将触发SchedulerFactory的getScheduler方法
* @param 参数schedulerFactory生产Scheduler的工厂
* @param schedulerName the name of the scheduler to create
* @return the Scheduler instance
* @throws SchedulerException if thrown by Quartz methods
* @see #afterPropertiesSet
* @see org.quartz.SchedulerFactory#getScheduler
*/
protected Scheduler createScheduler(SchedulerFactory schedulerFactory, @Nullable String schedulerName)
throws SchedulerException { // Override thread context ClassLoader to work around native Quartz ClassLoadHelper loading.
Thread currentThread = Thread.currentThread();
ClassLoader threadContextClassLoader = currentThread.getContextClassLoader();
boolean overrideClassLoader = (this.resourceLoader != null &&
this.resourceLoader.getClassLoader() != threadContextClassLoader);
if (overrideClassLoader) {
currentThread.setContextClassLoader(this.resourceLoader.getClassLoader());
}
try {
SchedulerRepository repository = SchedulerRepository.getInstance();
synchronized (repository) {
Scheduler existingScheduler = (schedulerName != null ? repository.lookup(schedulerName) : null);
Scheduler newScheduler = schedulerFactory.getScheduler();
if (newScheduler == existingScheduler) {
throw new IllegalStateException("Active Scheduler of name ' " + schedulerName + " ' already registered " +
"in Quartz SchedulerRepository. Cannot create a new Spring-managed Scheduler of the same name!");
}
if (!this.exposeSchedulerInRepository) {
// Need to remove it in this case, since Quartz shares the Scheduler instance by default!
SchedulerRepository.getInstance().remove(newScheduler.getSchedulerName());
}
return newScheduler;
}
}
finally {
if (overrideClassLoader) {
// 重置初始的线程ClassLoader.
currentThread.setContextClassLoader(threadContextClassLoader);
}
}
}
/**
* 将指定的或当前的ApplicationContext暴露给Quartz SchedulerContext.
*/
private void populateSchedulerContext(Scheduler scheduler) throws SchedulerException {
// 将对象放入Scheduler context.
if (this.schedulerContextMap != null) {
scheduler.getContext().putAll(this.schedulerContextMap);
}
// 在Scheduler context中注册ApplicationContext.
if (this.applicationContextSchedulerContextKey != null) {
if (this.applicationContext == null) {
throw new IllegalStateException(
"SchedulerFactoryBean needs to be set up in an ApplicationContext " +
"to be able to handle an ' applicationContextSchedulerContextKey'");
}
scheduler.getContext().put(this.applicationContextSchedulerContextKey, this.applicationContext);
}
}
/**
* 根据startupDelay设置启动Scheduler,注意这里是异步启动
* @param scheduler the Scheduler to start
* @param startupDelay the number of seconds to wait before starting
* the Scheduler asynchronously
*/
protected void startScheduler(final Scheduler scheduler, final int startupDelay) throws SchedulerException {
if (startupDelay <= 0) {
logger.info("Starting Quartz Scheduler now");
scheduler.start();
}
else {
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Will start Quartz Scheduler [" + scheduler.getSchedulerName() +
"] in " + startupDelay + " seconds");
}
// 因这里明确需要一个守护线程,所以不使用Quartz的startDelayed方法,
// 这样当其他线程全部终止时,应用就终止,JVM也会退出
Thread schedulerThread = new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(TimeUnit.SECONDS.toMillis(startupDelay));
}
catch (InterruptedException ex) {
Thread.currentThread().interrupt();
// 简单处理
}
if (logger.isInfoEnabled()) {
logger.info("Starting Quartz Scheduler now, after delay of " + startupDelay + " seconds");
}
try {
scheduler.start();
}
catch (SchedulerException ex) {
throw new SchedulingException("Could not start Quartz Scheduler after delay", ex);
}
}
};
schedulerThread.setName("Quartz Scheduler [" + scheduler.getSchedulerName() + "]");
schedulerThread.setDaemon(true); // 指定thread为deamon类型
schedulerThread.start();
}
}
// 代码省略部分 ... ...
}
  • 类描述的两段:此类作为Bean工厂产生并配置Scheduler,并将其纳入Spring应用上下文中的Bean生命周期管理;提供JobDetails, Calendars and Triggers的注册,在应用启动时,自动启动Scheduler,在应用关闭时,自动停止Scheduler;

  • 实现了ApplicationContextAware接口,即能被ApplicationContext接管,所以这之后使用ApplicationContext.getBean()也可取得Scheduler;

  • 多个static final型的类变量,其DEFAULT_THREAD_COUNT指定了Quartz后台线程池大小,几个ThreadLocal用于保存线程Context,这也是Job能保持独立性的关键基础;

  • initSchedulerFactory方法初始化当前的SchedulerFactory, 应用本地定义的属性值,比如指定线程池大小;

  • afterPropertiesSet方法,通过实现接口InitializingBean,使用SpringBean生命周期中的afterPropertiesSet()方法来设置Scheduler;

  • createScheduler创建Scheduler,并交给Spring来接管,并对“同名Scheduler”异常做处理;

  • startScheduler异步守护线程方式启动Scheduler;

总结,Scheduler就是一个容器,有自己的内部对象和上下文,属于重量级对象,理解上可以类比SpringContext,可使用scheduler.getContext()取得上下文信息。

9.Quartz的任务管理,通过Scheduler可以start、pause、resume、stop,addJob和deleteJob等重要方法来调度Job的执行。这里只需要注意一点,如果stop之后,就无法再直接start,必须重启应用,不知道这个是否属于bug。

10.定义一个com.biao.mall.logistic.schedule.QuartzService类,来封装这些方法:

@Service
public class QuartzService {
private final String groupName = "group1"; @Autowired
@Qualifier(value = "factoryBean")
private SchedulerFactoryBean factoryBean; //以下方式也可以获取bean
// Scheduler scheduler = SpringUtil.getBean("myScheduler");
@Autowired
@Qualifier(value = "myScheduler")
private Scheduler scheduler; // 启动 Scheduler
public void startScheduleJobs() throws SchedulerException {
if (this.scheduler.isStarted()){
return;
}
this.setCheckScheduler(scheduler);
this.scheduler.start(); } // 停止 Scheduler
public void stopScheduleJobs() {
scheduler = factoryBean.getScheduler();
try {
if (!scheduler.isShutdown()){
scheduler.shutdown();
}
} catch (SchedulerException e) {
e.printStackTrace();
}
} // 添加 Job 并替换
public void addJobandReplace(){
//打印hellowrold的job
JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob.class).withIdentity("HelloJob").storeDurably(true).build();
// 第二个参数为replace,是否替换存在的同名job
// jobDetail必须是durable属性,表示任务完成之后是否依然保留到数据库,且无定义关联的trigger
try {
this.scheduler.addJob(jobDetail,true);
} catch (SchedulerException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 添加 Job 不替换
public void addJobwithoutReplace(){
//打印hellowrold的job
JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob.class).withIdentity("HelloJob").storeDurably(true).build();
// 第二个参数为replace,是否替换存在的同名job
try {
this.scheduler.addJob(jobDetail,false);
} catch (SchedulerException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 暂停所有 Job,还可指定具体的Job
public void pauseScheduler(){
try {
this.scheduler.pauseAll();
} catch (SchedulerException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 恢复并继续所有Job执行,还可指定具体的Job
public void resumeJobs(){
try {
this.scheduler.resumeAll();
} catch (SchedulerException e) {
e.printStackTrace();
}
} //配置一个自定义的scheduler
private void setCheckScheduler(Scheduler scheduler) throws SchedulerException {
//添加HelloJob2作为任务内容
JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob2.class)
.withIdentity("job1",groupName).build();
//cron表达式制定触发规则,每10秒执行一次
CronScheduleBuilder scheduleBuilder = CronScheduleBuilder.cronSchedule("0/10 * * * * ?");
CronTrigger cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger().withIdentity("trigger1",groupName)
.withSchedule(scheduleBuilder).build();
scheduler.scheduleJob(jobDetail,cronTrigger);
}
}

还有不少其他方法,就不一一列举了,注意下:

  • setCheckScheduler()中加入自定义的JobDetail和Trigger,并注册进Scheduler容器,如果有多个,就定义多个类似方法加入即可,然后startScheduleJobs()启动Scheduler;

  • cron表达式:用一个cron字符串表示一个时间规则;

11.测试:启动ZK-->Nacos-->RocketMQ-->business-->logistic, 写几个简陋的controller方法:

@RestController
public class DubboDeliveryController { // 代码省略部分 ... ... @RequestMapping("/delivery/start")
public String start() throws SchedulerException {
quartzService.startScheduleJobs();
return "startScheduleJobs success";
}
@RequestMapping("/delivery/stop")
public String stop(){
quartzService.stopScheduleJobs();
return "stopScheduleJobs success";
}
@RequestMapping("/delivery/add")
public String addJob(){
quartzService.addJobandReplace();
return "addJobandReplace success";
}
@RequestMapping("/delivery/pause")
public String pauseJob(){
quartzService.pauseScheduler();
return "pauseScheduler success";
}
@RequestMapping("/delivery/resume")
public String resumeJob(){
quartzService.resumeJobs();
return "resumeJobs success";
}
}

数据库情况:

URL给个访问:

结果:

12.项目代码地址:其中的day15    https://github.com/xiexiaobiao/dubbo-project.git


后记:

1.Quartz使用FixedThreadPool(固定数线程池)来执行Job,默认数量为10(本例中可通过QuartzConfig修改),此ThreadPool接收Runnable对象,如果并发过大,就阻塞。各线程通过ThreadLocal来保存自己的独立上下文。

2.关于Job并发解释:

Job有一个StatefulJob子接口,代表有状态的任务,该接口是一个没有方法的标签接口,其目的是让Quartz知道任务的类型,以便采用不同的执行方案。无状态任务在执行时拥有自己的JobDataMap拷贝,对JobDataMap的更改不会影响下次的执行。而有状态任务共享同一个JobDataMap实例,每次任务执行对JobDataMap所做的更改会保存下来,后面的执行可以看到这个更改,也即每次执行任务后都会对后面的执行发生影响。

正因为这个原因,无状态的Job可以并发执行,而有状态的StatefulJob不能并发执行,这意味着如果前次的StatefulJob还没有执行完毕,下一次的任务将阻塞等待,直到前次任务执行完毕。有状态任务比无状态任务需要考虑更多的因素,程序往往拥有更高的复杂度,因此除非必要,应该尽量使用无状态的Job。

如果Quartz使用了数据库持久化任务调度信息,无状态的JobDataMap仅会在Scheduler注册任务时保持一次,而有状态任务对应的JobDataMap在每次执行任务后都会进行保存。

3.Quartz支持集群模式和持久化机制,可以写入后台DB进行保存和恢复。请君自行研究。另寻时间我另起一篇。

4.为什么Quartz的各个Job执行互不影响?源码注释:

"Note that Quartz instantiates a new Job for each execution, in contrast to Timer which uses a TimerTask instance that is shared between repeated executions. Just JobDetail descriptors are shared."

核心总结即“每次执行Quartz都是实例化一个新的Job”!

5.Cron表达式在线生成,轻轻松松不伤脑:http://cron.qqe2.com/

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