SpringBootでスケジュールされたタスク@Scheduledのマルチスレッドを使用する方法-＆＃＆チュートリアル-php.cn

1. @Scheduled アノテーションの概要

@Scheduled は Spring フレームワークのアノテーションで、スケジュールされたタスクを設定するために使用できます。メソッドを指定どおりに使用できます。一定の間隔で定期的に実行されます。このアノテーションを使用すると、タスクの実行時間、サイクル期間、同時実行数などのパラメータを指定して、スケジュールされたタスクの機能を実現できます。 Spring Boot では、@Scheduled アノテーションをメソッドに直接適用できます。

2. @Scheduled のマルチスレッド機構

Spring Boot では、@Scheduled アノテーションは Java の ThreadPoolExecutor および ScheduledThreadPoolExecutor に基づいて実装されます。スケジュールされたタスクを構成すると、Spring Boot は最初に ScheduledThreadPoolExecutor スレッドプールを作成し、スケジュールされたタスクをスレッドプールに追加して実行を待機します。その後、指定された時間が到着すると、スレッドプールはスケジュールされたタスクを実行するためのスレッドを割り当てます。スケジュールされたタスクがまだ実行されていない場合、次のサイクルが到着すると、スレッドプールは実行用のスレッドをタスクに再度割り当てます。このように、@Scheduled は、Java の ThreadPoolExecutor および ScheduledThreadPoolExecutor によって実装される定期的なスケジュールされたタスクを非常に便利に実装できます。スケジュールされたタスクを構成すると、Spring Boot は最初に ScheduledThreadPoolExecutor スレッドプールを作成し、スケジュールされたタスクをスレッドプールに追加して実行を待機します。その後、指定された時間が到着すると、スレッドプールはスケジュールされたタスクを実行するためのスレッドを割り当てます。スケジュールされたタスクがまだ実行されていない場合、次のサイクルが到着すると、スレッドプールは実行用のスレッドをタスクに再度割り当てます。このように、@Scheduled は定期的にスケジュールされたタスクを簡単に実装できます。

3. @Scheduled のマルチスレッドの問題

@Scheduled アノテーションは非常に便利ですが、いくつかのマルチスレッドの問題もあり、主に次の 2 つの側面に反映されます。

1. スケジュールされたタスクが完了しないと、後続のタスクに影響が出る可能性があります。

@Scheduled アノテーションを使用する場合、問題を見落としがちです。次のサイクルのタスクがすでに到着している場合、後続のタスクが影響を受ける可能性があります。たとえば、5 秒間隔でスケジュールされたタスク A を定義すると、最初の 1 秒で実行が開始され、実行には 10 秒かかります。 6秒時点では、スケジュールされたタスクAはまだ終了しておらず、次サイクルのタスクBの実行待ちが始まっています。この時点でスレッドプールに十分なアイドルスレッドがない場合、スケジュールされたタスク B はブロックされ、実行できません。

2. 複数のスケジュールされたタスクを同時に実行すると、リソースの競合が発生する可能性があります

場合によっては、複数のスケジュールされたタスクを記述する必要があり、これらのスケジュールされたタスクには、次のような共有リソースが関係する場合があります。データベース接続、キャッシュオブジェクトなど。スケジュールされた複数のタスクが同時に実行されると、リソース競合の問題が発生し、データエラーやシステムクラッシュが発生する可能性があります。

4. @Scheduled はスケジュールされたタスクを処理するためにスレッドプールに参加します

上記の問題を回避するために、@Scheduled タスクを処理のためにスレッドプールに引き渡すことができます。 Spring Boot では、次の 2 つの方法で @Scheduled タスクをスレッドプールに追加できます:

1. @EnableScheduling @Configuration を使用して ThreadPoolTaskScheduler を設定します

@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskSchedulerConfig {
    @Bean
    public TaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        scheduler.setPoolSize(10);
        scheduler.initialize();
        return scheduler;
    }
}

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上記のコードでは、 ThreadPoolTaskScheduler はスレッドプールを作成し、@EnableScheduling アノテーションを使用してスケジュールされたタスクを有効にします。このうち、setPoolSize メソッドはスレッドプールのサイズを設定できます。デフォルトは 1 です。

2. ThreadPoolTaskExecutor を使用する

@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskExecutorConfig {
    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(50);
        executor.setQueueCapacity(1000);
        executor.setKeepAliveSeconds(60);
        executor.setThreadNamePrefix("task-executor-");
        return executor;
    }
}

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上記のコードでは、ThreadPoolTaskExecutor を構成してスレッドプールを作成し、@EnableScheduling アノテーションを使用してスケジュールされたタスクをオンにします。このうち、setCorePoolSize、setMaxPoolSize、setQueueCapacity、setKeepAliveSeconds などのメソッドを使用して、スレッドプールやタスクキューのサイズなどのパラメーターを構成できます。

5. @Scheduled の詳細分析

@Scheduled アノテーションは非常に便利ですが、主に次の 2 つの側面に反映されるマルチスレッドの問題もいくつかあります。

1. 定时任务未执行完毕时，后续任务可能会受到影响

在使用@Scheduled注解时，我们很容易忽略一个问题：如果定时任务在执行时，下一个周期的任务已经到了，那么后续任务可能会受到影响。例如，我们定义了一个间隔时间为5秒的定时任务A，在第1秒时开始执行，需要执行10秒钟。在第6秒时，定时任务A还没有结束，此时下一个周期的任务B已经开始等待执行。如果此时线程池中没有足够的空闲线程，那么定时任务B就会被阻塞，无法执行。

解决方案：

针对上述问题，我们可以采用以下两种方案来解决：

方案一：修改线程池大小

为了避免因为线程池中线程数量不足引起的问题，我们可以对线程池进行配置，提高线程池的大小，从而确保有足够的空闲线程来处理定时任务。

例如，我们可以在application.properties或application.yml或者使用@EnableScheduling + @Configuration来配置线程池大小：

spring.task.scheduling.pool.size=20

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2. 多个定时任务并发执行可能导致资源竞争

在某些情况下，我们可能需要编写多个定时任务，这些定时任务可能涉及到共享资源，例如数据库连接、缓存对象等。当多个定时任务同时执行时，就会存在资源竞争的问题，可能会导致数据错误或者系统崩溃。

解决方案：

为了避免由于多个定时任务并发执行导致的资源竞争问题，我们可以采用以下两种方案来解决：

方案一：使用锁机制

锁机制是一种常见的解决多线程并发访问共享资源的方式。在Java中，我们可以使用synchronized关键字或者Lock接口来实现锁机制。

例如，下面是一个使用synchronized关键字实现锁机制的示例：

private static Object lockObj = new Object();

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){
    synchronized(lockObj){
        // 定时任务要执行的内容
    }
}

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在上述代码中，我们定义了一个静态对象lockObj，用来保护共享资源。在定时任务执行时，我们使用synchronized关键字对lockObj进行加锁，从而确保多个定时任务不能同时访问共享资源。

方案二：使用分布式锁

除了使用传统的锁机制外，还可以使用分布式锁来解决资源竞争问题。分布式锁是一种基于分布式系统的锁机制，它可以不依赖于单个JVM实例，从而能够保证多个定时任务之间的资源访问不会冲突。

在Java开发中，我们可以使用ZooKeeper、Redis等分布式系统来实现分布式锁机制。例如，使用Redis实现分布式锁的示例代码如下：

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){
    String lockKey = "lock:key";
    String value = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, value, 5L, TimeUnit.SECONDS);
    if(result){
        try{
            // 定时任务要执行的内容
        }finally{
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

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在上述代码中，我们使用Redis实现了分布式锁机制。具体而言，我们在定时任务执行时，首先向Redis中写入一个键值对，然后检查是否成功写入。如果成功写入，则表示当前定时任务获得了锁，可以执行接下来的操作。在定时任务执行完毕后，我们再从Redis中删除该键值对，释放锁资源。

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