Introducing the three simplest implementation methods of Java scheduled tasks

java基础教程介绍定时任务在实际的开发

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定时任务在实际的开发中特别常见，比如电商平台 30 分钟后自动取消未支付的订单，以及凌晨的数据汇总和备份等，都需要借助定时任务来实现，那么我们本文就来看一下定时任务最简单的几种实现方式。

TOP 1：Timer

Timer 是 JDK 自带的定时任务执行类，无论任何项目都可以直接使用 Timer 来实现定时任务，所以 Timer 的优点就是使用方便，它的实现代码如下：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个任务
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask：" + new Date());
            }
        };
        // 计时器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加执行任务（延迟 1s 执行，每 3s 执行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
    }
}

程序执行结果如下：

Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:25 CST 2020
Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:28 CST 2020
Run timerTask：Mon Aug 17 21:29:31 CST 2020

Timer 缺点分析

Timer 类实现定时任务虽然方便，但在使用时需要注意以下问题。

问题 1：任务执行时间长影响其他任务

当一个任务的执行时间过长时，会影响其他任务的调度，如下代码所示：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义任务 1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("进入 timerTask 1：" + new Date());
                try {
                    // 休眠 5 秒
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Run timerTask 1：" + new Date());
            }
        };
        // 定义任务 2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask 2：" + new Date());
            }
        };
        // 计时器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加执行任务（延迟 1s 执行，每 3s 执行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 3000);
    }
}

程序执行结果如下：

进入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:08 CST 2020
Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020
Run timerTask 2：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020
进入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:13 CST 2020
Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:18 CST 2020
进入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:18 CST 2020
Run timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020
Run timerTask 2：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020
进入 timerTask 1：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020

从上述结果中可以看出，当任务 1 运行时间超过设定的间隔时间时，任务 2 也会延迟执行。 原本任务 1 和任务 2 的执行时间间隔都是 3s，但因为任务 1 执行了 5s，因此任务 2 的执行时间间隔也变成了 10s（和原定时间不符）。

问题 2：任务异常影响其他任务

使用 Timer 类实现定时任务时，当一个任务抛出异常，其他任务也会终止运行，如下代码所示：

public class MyTimerTask {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义任务 1
        TimerTask timerTask = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("进入 timerTask 1：" + new Date());
                // 模拟异常
                int num = 8 / 0;
                System.out.println("Run timerTask 1：" + new Date());
            }
        };
        // 定义任务 2
        TimerTask timerTask2 = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Run timerTask 2：" + new Date());
            }
        };
        // 计时器
        Timer timer = new Timer();
        // 添加执行任务（延迟 1s 执行，每 3s 执行一次）
        timer.schedule(timerTask, 1000, 3000);
        timer.schedule(timerTask2, 1000, 3000);
    }
}

程序执行结果如下：

进入 timerTask 1：Mon Aug 17 22:02:37 CST 2020
Exception in thread "Timer-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at com.example.MyTimerTask$1.run(MyTimerTask.java:21)
    at java.util.TimerThread.mainLoop(Timer.java:555)
    at java.util.TimerThread.run(Timer.java:505)
Process finished with exit code 0

Timer 小结

Timer 类实现定时任务的优点是方便，因为它是 JDK 自定的定时任务，但缺点是任务如果执行时间太长或者是任务执行异常，会影响其他任务调度，所以在生产环境下建议谨慎使用。

TOP 2：ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService 也是 JDK 1.5 自带的 API，我们可以使用它来实现定时任务的功能，也就是说 ScheduledExecutorService 可以实现 Timer 类具备的所有功能，并且它可以解决了 Timer 类存在的所有问题。

ScheduledExecutorService 实现定时任务的代码示例如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务队列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10); // 10 为线程数量
        // 执行任务
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后开始执行，每 3s 执行一次
    }
}

程序执行结果如下：

Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:23 CST 2020
Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:26 CST 2020
Run Schedule：Mon Aug 17 21:44:29 CST 2020

ScheduledExecutorService 可靠性测试

① 任务超时执行测试

ScheduledExecutorService 可以解决 Timer 任务之间相应影响的缺点，首先我们来测试一个任务执行时间过长，会不会对其他任务造成影响，测试代码如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务队列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10);
        // 执行任务 1
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("进入 Schedule：" + new Date());
            try {
                // 休眠 5 秒
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后开始执行，每 3s 执行一次
        // 执行任务 2
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule2：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后开始执行，每 3s 执行一次
    }
}

程序执行结果如下：

Run Schedule2：Mon Aug 17 11:27:55 CST 2020
进入 Schedule：Mon Aug 17 11:27:55 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 11:27:58 CST 2020
Run Schedule：Mon Aug 17 11:28:00 CST 2020
进入 Schedule：Mon Aug 17 11:28:00 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 11:28:01 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 11:28:04 CST 2020

从上述结果可以看出，当任务 1 执行时间 5s 超过了执行频率 3s 时，并没有影响任务 2 的正常执行，因此使用 ScheduledExecutorService 可以避免任务执行时间过长对其他任务造成的影响。

② 任务异常测试

接下来我们来测试一下 ScheduledExecutorService 在一个任务异常时，是否会对其他任务造成影响，测试代码如下：

public class MyScheduledExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务队列
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService =
                Executors.newScheduledThreadPool(10);
        // 执行任务 1
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("进入 Schedule：" + new Date());
            // 模拟异常
            int num = 8 / 0;
            System.out.println("Run Schedule：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后开始执行，每 3s 执行一次
        // 执行任务 2
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Run Schedule2：" + new Date());
        }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS); // 1s 后开始执行，每 3s 执行一次
    }
}

程序执行结果如下：

进入 Schedule：Mon Aug 17 22:17:37 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:37 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:40 CST 2020
Run Schedule2：Mon Aug 17 22:17:43 CST 2020

从上述结果可以看出，当任务 1 出现异常时，并不会影响任务 2 的执行。

ScheduledExecutorService 小结

在单机生产环境下建议使用 ScheduledExecutorService 来执行定时任务，它是 JDK 1.5 之后自带的 API，因此使用起来也比较方便，并且使用 ScheduledExecutorService 来执行任务，不会造成任务间的相互影响。

TOP 3：Spring Task

如果使用的是 Spring 或 Spring Boot 框架，可以直接使用 Spring Framework 自带的定时任务，使用上面两种定时任务的实现方式，很难实现设定了具体时间的定时任务，比如当我们需要每周五来执行某项任务时，但如果使用 Spring Task 就可轻松的实现此需求。

以 Spring Boot 为例，实现定时任务只需两步：

1. 开启定时任务；
2. 添加定时任务。

具体实现步骤如下。

① 开启定时任务

开启定时任务只需要在 Spring Boot 的启动类上声明 @EnableScheduling 即可，实现代码如下：

@SpringBootApplication
@EnableScheduling // 开启定时任务
public class DemoApplication {
    // do someing
}

② 添加定时任务

定时任务的添加只需要使用 @Scheduled 注解标注即可，如果有多个定时任务可以创建多个 @Scheduled 注解标注的方法，示例代码如下：

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

@Component // 把此类托管给 Spring，不能省略
public class TaskUtils {
    // 添加定时任务
    @Scheduled(cron = "59 59 23 0 0 5") // cron 表达式，每周五 23:59:59 执行
    public void doTask(){
        System.out.println("我是定时任务~");
    }
}

注意：定时任务是自动触发的无需手动干预，也就是说 Spring Boot 启动后会自动加载并执行定时任务。

Cron 表达式

Spring Task 的实现需要使用 cron 表达式来声明执行的频率和规则，cron 表达式是由 6 位或者 7 位组成的（最后一位可以省略），每位之间以空格分隔，每位从左到右代表的含义如下：

其中 * 和 ? 号都表示匹配所有的时间。

cron 表达式在线生成地址：https://cron.qqe2.com/

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