1. 定时任务调度概述
1.1 业务场景概述
日常开发中定时任务使用场景很多，比如支付系统每天凌晨定时清算对账；未支付订单超时回收；商品定时上下架等等。定时任务框架选择有很多，面对不同的业务场景可以选择不同的定时任务框架，比如操作系统自带的定时任务Linux的crontab，Windows的任务计划等，在某些相对简单的场景下也是可以使用的，这里就不在详细探讨，本文主要讲述Java框架下的定时任务框架。
1.2 任务调度场景
时间驱动/事件驱动：内部系统一般可以通过时间来驱动，但涉及到外部系统，则只能使用时间驱动。如怕取外部网站价格，每小时爬一次。
批量处理/逐条处理：批量处理堆积的数据更加高效，在不需要实时性的情况下比消息中间件更有优势。而且有的业务逻辑只能批量处理。如移动每个月结算我们的话费。
实时性/非实时性：消息中间件能够做到实时处理数据，但是有些情况下并不需要实时，比如：vip升级。
系统内部/系统解耦：定时任务调度一般是在系统内部，而消息中间件可用于两个系统间。
1.3 调度任务分类
1.单机定时任务
timer：是一个定时器类，通过该类可以为指定的定时任务进行配置。TimerTask类是一个定时任务类，该类实现了Runnable接口，缺点异常未检查会中止线程。
ScheduledExecutorService：相对延迟或者周期作为定时任务调度，缺点没有绝对的日期或者时间。
springTask：配置简单功能较多，如果系统使用单机的话可以优先考虑spring定时器。
2.分布式定时任务
Quartz：Java事实上的定时任务标准。但Quartz关注点在于定时任务而非数据，并无一套根据数据处理而定制化的流程。虽然Quartz可以基于数据库实现作业的高可用，但缺少分布式并行调度的功能。
Quartz官方网址：http://www.quartz-scheduler.org/
Quartz官方文档：http://www.quartz-scheduler.org/documentation/
Quartz原码地址：https://github.com/quartz-scheduler/quartz
xxl-job：是大众点评员工徐雪里于2015年发布的分布式任务调度平台，是一个轻量级分布式任务调度框架，其核心设计目标是开发迅速、学习简单、轻量级、易扩展。产品功能丰富，开箱即用。
xxl-job 社区地址： https://www.xuxueli.com/xxl-job/
xxl-job github地址：https://github.com/xuxueli/xxl-job/
xxl-job gitee地址： https://gitee.com/xuxueli0323/xxl-job
elastic-job：当当开源的弹性分布式任务调度系统，目前赠送给Apache开源基金会。
ElasticJob 是一个分布式调度解决方案，由 2 个相互独立的子项目 ElasticJob-Lite 和 ElasticJob-Cloud 组成。
ElasticJob-Lite 定位为轻量级无中心化解决方案，使用jar的形式提供分布式任务的协调服务；
ElasticJob-Cloud 使用 Mesos 的解决方案，额外提供资源治理、应用分发以及进程隔离等服务。
ElasticJob 的各个产品使用统一的作业 API，开发者仅需要一次开发，即可随意部署。
elastic-job文档地址：https://shardingsphere.apache.org/elasticjob/index_zh.html
SchedulerX：分布式任务调度SchedulerX是阿里巴巴自研的基于Akka架构的分布式任务调度平台，兼容开源XXL-JOB、ElasticJob，支持Cron定时、一次性任务、任务编排、分布式执行批量任务等功能，具备高可用、可视化、可运维、低延时等能力。
SchedulerX文档地址：https://help.aliyun.com/document_detail/148185.html
Saturn：Saturn (任务调度系统)是唯品会开源的一个分布式任务调度平台，取代传统的Linux Cron/Spring Batch Job的方式，做到全域统一配置，统一监控，任务高可用以及分片并发处理。Saturn是在当当开源的Elastic Job基础上，结合各方需求和我们的实践见解改良而成。
Saturn gitee文档地址：https://gitee.com/vipshop/Saturn?utm_source=alading&utm_campaign=repo
Saturn github文档地址：https://github.com/vipshop/Saturn
2. 定时任务调度详解
2.1 Timer
Timer类是jdk专门提供的定时器工具，用来在后台线程计划执行指定任务，在java.util包下，要跟TimerTask一起配合使用。TimerTask单机单线程加锁阻塞执行的，Timer类其实是一个任务调度器，它里面包含了一个TimerThread线程，在这个线程中无限循环从TaskQueue中获取TimerTask（该类实现了Runnable接口），调用其run方法，就能异步执行定时任务。我们需要继承TimerTask类，实现它的run方法，在该方法中加上自己的业务逻辑。
使用方式
先实例化一个Timer类，然后调用它的schedule方法，在该方法中实例化TimerTask类，业务逻辑写在run方法中。schedule方法最后的两次参数分别表示：延迟时间 和 间隔时间，单位是毫秒。上面例子中，设置的定时任务是每隔1秒执行一次，延迟2秒执行。
主要方法
schedule(TimerTask task, Date time), 指定任务task在指定时间time执行
schedule(TimerTask task, long delay), 指定任务task在指定延迟delay后执行
schedule(TimerTask task, Date firstTime,long period),指定任务task在指定时间firstTime执行后，进行重复固定延迟频率peroid的执行
schedule(TimerTask task, long delay, long period), 指定任务task 在指定延迟delay 后，进行重复固定延迟频率peroid的执行
scheduleAtFixedRate(TimerTask task,Date firstTime,long period), 指定任务task在指定时间firstTime执行后，进行重复固定延迟频率peroid的执行
scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period), 指定任务task 在指定延迟delay 后，进行重复固定延迟频率peroid的执行
存在问题
1.由于Timer是单线程执行任务，如果其中一个任务耗时非常长，会影响其他任务的执行。
2.如果TimerTask抛出RuntimeException，Timer会停止所有任务的运行。
优缺点
优点：非常方便实现多个周期性的定时任务，并且支持延迟执行，还支持在指定时间之后支持，功能还算强大。
缺点：如果其中一个任务耗时非常长，会影响其他任务的执行。并且如果TimerTask抛出RuntimeException，Timer会停止所有任务的运行，所以阿里巴巴开发者规范中不建议使用它。
操作验证
/**
* TimerTask
*/
private void timerTaskTest() {
java.util.TimerTask timerTask = new java.util.TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.out.println(“【JavaTask】”+Thread.currentThread().getName() + “，TimerTask，” + DateUtil.date());
}
};
Timer timer = new Timer();
timer.schedule(timerTask, 10, 3000);
}
2.2 ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService是JDK1.5+版本引进的定时任务，该类位于java.util.concurrent并发包下。相当于多线程版本的Timer，ScheduledExecutorService是基于多线程的，设计的初衷是为了解决Timer单线程执行，多个任务之间会互相影响的问题。
主要方法
schedule(Runnable command,long delay,TimeUnit unit)，带延迟时间的调度，只执行一次，调度之后可通过Future.get()阻塞直至任务执行完毕。
schedule(Callable callable,long delay,TimeUnit unit)，带延迟时间的调度，只执行一次，调度之后可通过Future.get()阻塞直至任务执行完毕，并且可以获取执行结果。
scheduleAtFixedRate，表示以固定频率执行的任务，如果当前任务耗时较多，超过定时周期period，则当前任务结束后会立即执行。
scheduleWithFixedDelay，表示以固定延时执行任务，延时是相对当前任务结束为起点计算开始时间。
使用方式
调用ScheduledExecutorService类的scheduleAtFixedRate方法实现周期性任务，每隔1秒钟执行一次，每次延迟1秒再执行。这种定时任务是阿里巴巴开发者规范中用来替代Timer类的方案，对于多线程执行周期性任务，是个不错的选择。
优缺点
优点：基于多线程的定时任务，多个任务之间不会相关影响，支持周期性的执行任务，并且带延迟功能。
缺点：不支持一些较复杂的定时规则。
操作验证
/**
* ScheduledExecutorService
*/
private void ScheduledExecutorTest() {
//为了方便测试这里使用线程池工具创建线程池，建议手动创建线程池，避免内存溢出
ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(5);
//按照固定频率执行，每隔5秒跑一次
ses.scheduleAtFixedRate(() -> System.out.println(“【JavaTask】ScheduledExecutorService-1，” + DateUtil.date()), 0, 5, TimeUnit.SECONDS);
//按照固定延时执行，上次执行完后隔3秒再跑
ses.scheduleWithFixedDelay(() -> System.out.println(“【JavaTask】ScheduledExecutorService-2，” + DateUtil.date()), 0, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
2.3 SpringTask
spring task是spring3以上版本自带的定时任务，实现定时任务的功能时，需要引入spring-context包，目前它支持：xml 和 注解 两种方式。由于xml方式太古老了，我们以springboot项目中注解方式为例。
主要方法
@EnableScheduling 开启调度
@Scheduled(cron = “10 * * * * ?”) cron 表达式
@Scheduled(fixedRate = 5000) 循环调用
@Scheduled(fixedDelay = 3000) 循环延迟调用
cron规则
spring4以上的版本中，cron表达式包含6个参数：[秒] [分] [时] [日期] [月] [星期]
支持几个常用的特殊符号：
*：表示任何时间触发任务
,：表示指定的时间触发任务
-：表示一段时间内触发任务
/：表示从哪一个时刻开始，每隔多长时间触发一次任务。
?：表示用于月中的天和周中的天两个子表达式，表示不指定值。
cron表达式参数具体含义：
秒，取值范围：0-59，支持*、,、-、/。
分，取值范围：0-59，支持*、,、-、/。
时，取值范围：0-23，支持*、,、-、/。
日期，取值范围：1-31，支持*、,、-、/。比秒多了?，表示如果指定的星期触发了，则配置的日期变成无效。
月，取值范围：1-12，支持*、,、-、/。
星期，取值范围：1~7，1代表星期天，6代表星期六，其他的以此类推。支持*、,、-、/、?。比秒多了?，表示如果指定的日期触发了，则配置的星期变成无效。
常见cron表达式使用举例：
0 0 0 1 * ? 每月1号零点执行
0 0 2 * * ? 每天凌晨2点执行
0 0 2 * * ? 每天凌晨2点执行
0 0/5 11 * * ? 每天11点-11点55分，每隔5分钟执行一次
0 0 18 ? * WED 每周三下午6点执行
使用方式
spring task先通过ScheduledAnnotationBeanPostProcessor类的processScheduled方法，解析和收集Scheduled注解中的参数，包含：cron表达式。然后在ScheduledTaskRegistrar类的afterPropertiesSet方法中，默认初始化一个单线程的ThreadPoolExecutor执行任务。
优缺点
优点：spring框架自带的定时功能，springboot做了非常好的封装，开启和定义定时任务非常容易，支持复杂的cron表达式，可以满足绝大多数单机版的业务场景。单个任务时，当前次的调度完成后，再执行下一次任务调度。
缺点：默认单线程，如果前面的任务执行时间太长，对后面任务的执行有影响。不支持集群方式部署，不能做数据存储型定时任务。
操作验证
package com.zrj.flowable.job;
import cn.hutool.core.date.DateUtil;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
* SpringTask
* 项目启动，定时任务同时启动开始运行
*
* @author zrj
* @since 2022/4/13
**/
@Component
@EnableScheduling
public class ScheduledSpringTask {
/**
* 每分钟的第10秒跑一次
* <p>
* 配置文件配置：@ Scheduled(cron = “${sue.spring.task.cron}”)
* 直接代码表达式：@ Scheduled(cron = “10 * * * * ?”)
*/
@Scheduled(cron = “10 * * * * ?”)
public void cronTask() throws InterruptedException {
System.out.println(“【SpringTask】” + Thread.currentThread().getName() + “，cronTask，” + DateUtil.date());
}
/**
* 每隔5秒跑一次
*/
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void fixedRateTask() throws InterruptedException {
System.out.println(“【SpringTask】” + Thread.currentThread().getName() + “，fixedRateTask，” + DateUtil.date());
}
/**
* 上次跑完隔3秒再跑
*/
@Scheduled(fixedDelay = 3000)
public void fixedDelayTask() throws InterruptedException {
System.out.println(“【SpringTask】” + Thread.currentThread().getName() + “，fixedDelayTask，” + DateUtil.date());
}
}
2.4 Quartz
quartz是OpenSymphony开源组织在Job scheduling领域的开源项目，是由java开发的一个开源的任务日程管理系统。Quartz是一套轻量级的任务调度框架，只需要定义了 Job（任务），Trigger（触发器）和 Scheduler（调度器），即可实现一个定时调度能力。支持基于数据库的集群模式，可以做到任务幂等执行。
Quartz 支持任务幂等执行，其实理论上还是抢 DB 锁。quartz 表QRTZ_LOCKS 就是 Quartz 集群实现同步机制的行锁表。其中有 5 条记录，代表 5 把锁，分别用于实现多个 Quartz Node 对 Job、Trigger、Calendar 访问的同步控制。
主要方法
Scheduler 代表调度容器，一个调度容器中可以注册多个JobDetail和Trigger。
Job 代表工作，即要执行的具体内容。
JobDetail 代表具体的可执行的调度程序，Job是这个可执行程调度程序所要执行的内容。
JobBuilder 用于定义或构建JobDetail实例。
Trigger 代表调度触发器，决定什么时候去调。
TriggerBuilder 用于定义或构建触发器。
JobStore 用于存储作业和任务调度期间的状态。
使用方式
spring quartz跟spring task的cron表达式规则基本一致，只是spring4以上的版本去掉了后面的年，而quartz的CronTrigger的年是非必填的，这里我就不做过多介绍了。
优缺点
优点：默认是多线程异步执行，单个任务时，在上一个调度未完成时，下一个调度时间到时，会另起一个线程开始新的调度，多个任务之间互不影响。支持复杂的cron表达式，它能被集群实例化，支持分布式部署。
缺点：相对于spring task实现定时任务成本更高，需要手动配置QuartzJobBean、JobDetail和Trigger等。需要引入了第三方的quartz包，有一定的学习成本。不支持并行调度，不支持失败处理策略和动态分片的策略等。
操作验证
引入依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId>
</dependency>
Quartz执行任务
package com.zrj.flowable.job;
import org.quartz.JobDataMap;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.springframework.scheduling.quartz.QuartzJobBean;
/**
* Quartz执行任务
*
* @author zrj
* @since 2022/4/13
**/
public class ScheduledQuartzTask extends QuartzJobBean {
@Override
protected void executeInternal(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {
JobDataMap jobDataMap = jobExecutionContext.getJobDetail().getJobDataMap();
String taskName = (String) jobDataMap.get(“taskName”);
String userName = (String) jobDataMap.get(“userName”);
System.out.println(“【ScheduledQuartzTask】taskName=” + taskName + “，userName=” + userName);
}
}
Quartz配置
package com.zrj.flowable.job;
import org.quartz.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
/**
* Quartz配置
*
* @author zrj
* @since 2022/4/13
**/
@Configuration
public class ScheduledQuartzConfig {
@Value(“${sue.spring.quartz.cron:*/5 * * * * ?}”)
private String testCron;
/**
* 创建定时任务
*/
@Bean
public JobDetail quartzTestDetail() {
JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(ScheduledQuartzTask.class)
.withIdentity(“scheduledQuartzTask”, “QUARTZ_TASK_TEST”)
.usingJobData(“userName”, “Jerry”)
.usingJobData(“taskName”, “ScheduledQuartzTask”)
.storeDurably()
.build();
return jobDetail;
}
/**
* 创建触发器
*/
@Bean
public Trigger quartzTestJobTrigger() {
//每隔5秒执行一次
CronScheduleBuilder cronScheduleBuilder = CronScheduleBuilder.cronSchedule(testCron);
//创建触发器
Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger()
.forJob(quartzTestDetail())
.withIdentity(“quartzTestJobTrigger”, “QUARTZ_TASK_JOB_TRIGGER”)
.withSchedule(cronScheduleBuilder)
.build();
return trigger;
}
}
2.5 xxl-job
XXL-JOB是一个分布式任务调度平台，其核心设计目标是开发迅速、学习简单、轻量级、易扩展。现已开放源代码并接入多家公司线上产品线，开箱即用。xxl-job框架对quartz进行了扩展，使用mysql数据库存储数据，并且内置jetty作为RPC服务调用。主要包括调度中心和执行器，调度中心用于配置调度任务，执行器一般集成于项目，通过rpc注册到注册中心，注册中心通过配置参数实现定时调用。
另外在xxl-job对外提供的rest接口可以通过后台直接实现任务配置，业务开发中通常有一种场景，就是本身不知道何时触发执行调度任务，这时候大多采用定时周期性扫描判断是否需要执行，比如每三分钟扫一次表判断商品是否过期，然后触发下架操作，这种方式虽然与业务解耦，但是对服务器损耗比较大，浪费大量的服务资源，尤其是对实时性要求比较高的场景，还有一种解决方案是根据商品的过期时间通过xxl-job后台提供的接口创建一条执行任务，到时间自动执行相关操作，这种情况可避免不知何时触达调度而循环扫描浪费资源的情况，但是如果商品数据量巨大，创建任务量特别大的情景不如第一种更适合，两种思路，具体使用一定结合具体的业务场景使用。
主要模块
调度中心：需要搭建调度中心项目。
执行器：需要集成执行器客户端。
使用方式
官方文档极为详细，这里就不再赘述。
官方文档地址：https://www.xuxueli.com/xxl-job/
源码仓库地址 github：https://github.com/xuxueli/xxl-job
源码仓库地址 gitee：http://gitee.com/xuxueli0323/xxl-job
XXL-JOBv2.0架构图
优缺点
优点：有界面管理定时任务，支持弹性扩容缩容、动态分片、故障转移、失败报警等功能。它的功能非常强大，很多大厂在用，可以满足绝大多数业务场景。
缺点：和quartz一样，通过数据库分布式锁，来控制任务不能重复执行。在任务非常多的情况下，有一些性能问题。
操作验证
执行之前，需要完成xxl-admin管理后台部署和mysql脚本执行等这些前期准备工作。
相关依赖
<dependency>
<groupId>com.xuxueli</groupId>
<artifactId>xxl-job-core</artifactId>
</dependency>
applicationContext.properties文件中配置参数
xxl.job.admin.address: http://localhost:8088/xxl-job-admin/
xxl.job.executor.appname: xxl-job-executor-sample
xxl.job.executor.port: 8888
xxl.job.executor.logpath: /data/applogs/xxl-job/
HelloJobHandler
@JobHandler(value = “helloJobHandler”)
@Component
public class HelloJobHandler extends IJobHandler {
@Override
public ReturnT<String> execute(String param) {
System.out.println(“XXL-JOB, Hello World.”);
return SUCCESS;
}
}
2.6 elastic-job
elastic-job是当当网开发的弹性分布式任务调度系统，功能丰富强大，采用zookeeper实现分布式协调，实现任务高可用以及分片。它是专门为高并发和复杂业务场景开发。
ElasticJob 是面向互联网生态和海量任务的分布式调度解决方案，由两个相互独立的子项目 ElasticJob-Lite 和 ElasticJob-Cloud 组成。 它通过弹性调度、资源管控、以及作业治理的功能，打造一个适用于互联网场景的分布式调度解决方案，并通过开放的架构设计，提供多元化的作业生态。 它的各个产品使用统一的作业 API，开发者仅需一次开发，即可随意部署。
ElasticJob 已于 2020 年 5 月 28 日成为 Apache ShardingSphere 的子项目。elastic-job在2.x之后，出了两个产品线：Elastic-Job-Lite和Elastic-Job-Cloud，而我们一般使用Elastic-Job-Lite就能够满足需求。Elastic-Job-Lite定位为轻量级无中心化解决方案，使用jar包的形式提供分布式任务的协调服务，外部仅依赖于Zookeeper。
ElasticJob 官网地址：https://shardingsphere.apache.org/elasticjob/index_zh.html
功能列表
1.弹性调度
支持任务在分布式场景下的分片和高可用
能够水平扩展任务的吞吐量和执行效率
任务处理能力随资源配备弹性伸缩
2.资源分配
在适合的时间将适合的资源分配给任务并使其生效
相同任务聚合至相同的执行器统一处理
动态调配追加资源至新分配的任务
3.作业治理
失效转移
错过作业重新执行
自诊断修复
4.作业依赖（TODO）
基于有向无环图（DAG）的作业间依赖
基于有向无环图（DAG）的作业分片间依赖
5.作业开放生态
可扩展的作业类型统一接口
丰富的作业类型库，如数据流、脚本、HTTP、文件、大数据等
易于对接业务作业，能够与 Spring 依赖注入无缝整合
6.可视化管控端
作业管控端
作业执行历史数据追踪
注册中心管理
使用方式
ElasticJob-Lite定位为轻量级无中心化解决方案，使用 jar 的形式提供分布式任务的协调服务。
优缺点
优点：支持分布式调度协调，支持分片，适合高并发，和一些业务相对来说较复杂的场景。
缺点：依赖过重，需要依赖于zookeeper，实现定时任务相对于xxl-job要复杂一些，要对分片规则非常熟悉。
操作验证
相关依赖
<dependency>
<groupId>com.dangdang</groupId>
<artifactId>elastic-job-lite-core</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.dangdang</groupId>
<artifactId>elastic-job-lite-spring</artifactId>
</dependency>
配置zookeeper
@Configuration
@ConditionalOnExpression(“‘${zk.serverList}’.length() > 0”)
public class ZKConfig {
@Bean
public ZookeeperRegistryCenter registry(@Value(“${zk.serverList}”) String serverList,
@Value(“${zk.namespace}”) String namespace) {
return new ZookeeperRegistryCenter(new ZookeeperConfiguration(serverList, namespace));
}
}
实现SimpleJob接口
public class TestJob implements SimpleJob {
@Override
public void execute(ShardingContext shardingContext){
System.out.println(“ShardingTotalCount:”+shardingContext.getShardingTotalCount());
System.out.println(“ShardingItem:”+shardingContext.getShardingItem());
}
}
JobConfig配置任务
@Configuration
public class JobConfig {
@Value(“${sue.spring.elatisc.cron}”)
private String testCron;
@Value(“${sue.spring.elatisc.itemParameters}”)
private String shardingItemParameters;
@Value(“${sue.spring.elatisc.jobParameters}”)
private String jobParameters =;
@Value(“${sue.spring.elatisc.shardingTotalCount}”)
private int shardingTotalCount;
@Autowired
private ZookeeperRegistryCenter registryCenter;
@Bean
public SimpleJob testJob() {
return new TestJob();
}
@Bean
public JobScheduler simpleJobScheduler(final SimpleJob simpleJob) {
return new SpringJobScheduler(simpleJob, registryCenter, getConfiguration(simpleJob.getClass(),
cron, shardingTotalCount, shardingItemParameters, jobParameters));
}
private geConfiguration getConfiguration(Class<? extends SimpleJob> jobClass,String cron,int shardingTotalCount,String shardingItemParameters,String jobParameters) {
JobCoreConfiguration simpleCoreConfig = JobCoreConfiguration.newBuilder(jobClass.getName(), testCron, shardingTotalCount).
shardingItemParameters(shardingItemParameters).jobParameter(jobParameters).build();
SimpleJobConfiguration simpleJobConfig = new SimpleJobConfiguration(simpleCoreConfig, jobClass.getCanonicalName());
LiteJobConfiguration jobConfig = LiteJobConfiguration.newBuilder(simpleJobConfig).overwrite(true).build();
return jobConfig;
}
}
applicationContext.properties文件中配置参数
spring.application.name=elasticjobDemo
zk.serverList=localhost:2181
zk.namespace=elasticjobDemo
sue.spring.elatisc.cron=0/5 * * * * ?
sue.spring.elatisc.itemParameters=0=A,1=B,2=C,3=D
sue.spring.elatisc.jobParameters=test
sue.spring.elatisc.shardingTotalCount=4
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