3.7　定時(shí)任務(wù)

在傳統(tǒng)節(jié)假日，我們會收到各種祝福短信，中國的證券交易系統(tǒng)和基金銷售公司每天晚上都要向中國證券登記結(jié)算有限責(zé)任公司提交每日的股票、基金交易匯總數(shù)據(jù)，公司的ERP系統(tǒng)每月每季度都要生產(chǎn)各種報(bào)表，這類功能都是通過定時(shí)任務(wù)完成的。定時(shí)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，例如UNIX的Crontab、Java生態(tài)的Quartz，本節(jié)將以Quartz為基礎(chǔ)在Spring體系下實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)。

3.7.1　Quartz

3.7.1.1　Quartz Scheduler簡介

開源領(lǐng)域有很多定時(shí)任務(wù)框架，但是在Java生態(tài)中Quartz一定是最優(yōu)秀的。Quartz提供了各種從簡單到復(fù)雜的定時(shí)任務(wù)框架供開發(fā)者使用，圖3-96展示了Quartz的架構(gòu)及工作模式。

圖3-96中每個(gè)組件的描述如下：

? Quartz Scheduler：維護(hù)Job（任務(wù)）和Trigger（觸發(fā)器）之間的關(guān)系，即Job是被哪些Trigger觸發(fā)的。

? Quartz Scheduler Thread：該線程從Job Store獲得Trigger，并在指定的時(shí)間觸發(fā)Trigger。

? Job：該接口對任務(wù)執(zhí)行的流程做了代碼邏輯抽象，可以認(rèn)為Job是一項(xiàng)可被執(zhí)行的任務(wù)。

? Trigger：Trigger是一種制定任務(wù)計(jì)劃的機(jī)制，它用于定義Job應(yīng)該在什么時(shí)候被執(zhí)行。

? Job Store：用于保存Job和Trigger的相關(guān)信息。

? ThreadPool：用于管理執(zhí)行Job任務(wù)的線程。

Quartz有以下七個(gè)核心類：

（1）org.Quartz.Scheduler

Quartz Scheduler的主要接口，功能是將Job和Triggers關(guān)聯(lián)起來，并在Trigger被觸發(fā)時(shí)執(zhí)行Job。

（2）org.Quartz.SchedulerFactory

主要用于創(chuàng)建Scheduler對象實(shí)例，具體代碼如下：

（3）org.Quartz.Job

Job任務(wù)的抽象層接口，所有被Quartz框架執(zhí)行的任務(wù)都必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，具體代碼如下：

（4）org.Quartz.JobDetail

Quartz需要通過Job Group和Job Name區(qū)分各個(gè)不同的Job，但它并不會存儲Job實(shí)例，而是以JobDetail的方式來存儲和標(biāo)記Job。示例代碼如下：

（5）org.Quartz.Trigger

Trigger定義了一個(gè)Job在什么時(shí)間點(diǎn)會被執(zhí)行，一個(gè)Job可以有多個(gè)Trigger，但是一個(gè)Trigger只能綁定一個(gè)Job。最常見的兩個(gè)Trigger實(shí)例是SimpleTrigger和CronTrigger，下面的例子就通過TriggerBuilder定義了一個(gè)每天10:42:00運(yùn)行的Trigger，具體代碼如下：

定義Trigger時(shí)還有一個(gè)重要的概念就是Misfire Instruction，它是指Trigger在既定的觸發(fā)時(shí)間由于系統(tǒng)故障原因?qū)е聸]有被正確觸發(fā)，待系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行后的補(bǔ)救行為。Misfire Instruction主要有以下幾個(gè)選項(xiàng)：

? MISFIRE_INSTRUCTION_IGNORE_MISFIRE_POLICY（執(zhí)行錯(cuò)過的任務(wù)）。

? MISFIRE_INSTRUCTION_DO_NOTHING（等待下次Cron觸發(fā)頻率到達(dá)時(shí)執(zhí)行任務(wù)）。

? MISFIRE_INSTRUCTION_FIRE_NOW（立刻觸發(fā)一次任務(wù)）。

（6）org.Quartz.JobStore

主要用于存儲Job和Trigger的信息，一般選擇RAMJobStore或JDBCJobStore。

（7）org.Quartz.core.QuartzScheduler

定義Trigger和Job之后，需要通過Scheduler將二者關(guān)聯(lián)，QuartzScheduler是Scheduler的一個(gè)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)，開發(fā)者可以通過QuartzScheduler將Job和Trigger進(jìn)行關(guān)聯(lián)注冊，代碼如下：

此處的Job并非Job實(shí)例，而是JobDetail實(shí)例，至此整個(gè)定義流程完畢，Job將會被指定于Trigger定義的時(shí)間運(yùn)行，最后只需執(zhí)行scheduler.start()啟動(dòng)任務(wù)即可。

Quartz運(yùn)行期的邏輯關(guān)系如圖3-97所示。

3.7.1.2　Cron表達(dá)式

Cron是一種簡單且高效的任務(wù)時(shí)間表達(dá)式，Quartz對基于Cron的觸發(fā)器做了很好的支持。Quartz的Cron表達(dá)式和原生的UNIX下的Cron表達(dá)式有所不同，例如Quartz的Cron表達(dá)式可以精確到秒，而UNIX只能精確到分鐘，Quartz的Cron表達(dá)式格式如圖3-98所示。

Cron表達(dá)式各位置所允許的取值范圍如表3-6所示。

表3-6中包含的特殊字符含義如下：

? 星號(*)：可用在所有字段中，表示對應(yīng)時(shí)間域的每一個(gè)時(shí)刻，例如，*在分鐘字段時(shí)，表示“每分鐘”。

? 問號(？)：該字符只在日期和星期字段中使用，它通常指定為“無意義的值”，相當(dāng)于占位符。

? *和？的區(qū)別：二者都表示不確定的值，但各自表達(dá)的含義差異很大。首先，“？”只能用于日期和星期，這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下（特別是在不知道年份時(shí)）是無法同時(shí)定義準(zhǔn)確的日期和星期幾的。其次，“*”可以出現(xiàn)很多次，但是“？”只能出現(xiàn)一次，表示日期和星期最多一個(gè)無意義。

? 減號(-)：表達(dá)一個(gè)范圍，如在小時(shí)字段中使用“10-12”，則表示從10點(diǎn)到12點(diǎn)，即10點(diǎn)、11點(diǎn)、12點(diǎn)。

? 逗號(，)：表達(dá)一個(gè)列表值，如在星期字段中使用MON、WED、FRI，則表示星期一、星期三和星期五。

? 斜杠(/)：x/y表達(dá)一個(gè)等步長序列，x為起始值，y為增量步長值。如在分鐘字段中使用0/15，則表示為0、15、30和45s，而5/15在分鐘字段中表示5、20、35、50，你也可以使用*/y，它等同于0/y。

? L：該字符只在日期和星期字段中使用，代表Last的意思，但它在兩個(gè)字段中意思不同。L在日期字段中，表示這個(gè)月份的最后一天，如一月的31號，非閏年二月的28號；如果L用在星期中，則表示星期六，等同于7。但是，如果L出現(xiàn)在星期字段里，而且在前面有一個(gè)數(shù)值X，則表示“這個(gè)月的最后X天”，例如，6L表示該月最后的星期五。

? W：該字符只能出現(xiàn)在日期字段里，是對前導(dǎo)日期的修飾，表示離該日期最近的工作日。例如15W表示離該月15號最近的工作日，如果該月15號是星期六，則匹配14號星期五；如果15日是星期日，則匹配16號星期一；如果15號是星期二，那結(jié)果就是15號星期二。但必須注意關(guān)聯(lián)的匹配日期不能夠跨月，如你指定1W，如果1號是星期六，結(jié)果匹配的是3號星期一，而非上個(gè)月最后的那天。W字符串只能指定單一日期，而不能指定日期范圍。

? LW組合：在日期字段可以組合使用LW，它的意思是當(dāng)月的最后一個(gè)工作日。

? 井號(#)：該字符只能在星期字段中使用，表示當(dāng)月某個(gè)工作日。如6#3表示當(dāng)月的第三個(gè)星期五（6表示星期五，#3表示當(dāng)前的第三個(gè)），而4#5表示當(dāng)月的第五個(gè)星期三，假設(shè)當(dāng)月沒有第五個(gè)星期三，則忽略不觸發(fā)。

? C：該字符只在日期和星期字段中使用，代表Calendar的意思。它的意思是計(jì)劃所關(guān)聯(lián)的日期，如果日期沒有被關(guān)聯(lián)，則相當(dāng)于日歷中所有日期。例如5C在日期字段中就相當(dāng)于日歷5日以后的第一天。1C在星期字段中相當(dāng)于星期日后的第一天。

注意：以上字符包括月份和星期都不是大小寫敏感的。

3.7.2　Spring Batch

3.7.2.1　Spring Batch簡介

通過分析Quartz架構(gòu)，我們可以知道Quartz的重點(diǎn)在于定義何時(shí)執(zhí)行一個(gè)計(jì)劃任務(wù)，并保證在正確的時(shí)間觸發(fā)該任務(wù)，但是Quartz架構(gòu)對于如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)的細(xì)節(jié)并沒有定義任何規(guī)范。因此，Spring社區(qū)創(chuàng)建了Spring Batch來完善任務(wù)處理流程，Spring Batch所解決的問題是“如何執(zhí)行任務(wù)”。Spring Batch的主要模塊及工作流程如圖3-99所示。

如圖3-99所示，圖中各組件描述如下：

? Job

在Spring Batch中，Job是一個(gè)包含了一系列流程的執(zhí)行單元。

? JobLauncher

一個(gè)啟動(dòng)Job的入口，用戶可以直接使用JobLauncher來啟動(dòng)需要啟動(dòng)的Job。

? JobRepository

用于存儲執(zhí)行Job的相關(guān)信息

? Step

Job的一個(gè)執(zhí)行單元，一個(gè)Job可以包含多個(gè)Step，Step支持Chunk或Tasklet模式。

? Item

一條數(shù)據(jù)源中的記錄。

? Tasklet

采用Tasklet模式意味著在一個(gè)步驟內(nèi)只執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，Tasklet模式的特點(diǎn)是每個(gè)步驟都需要將數(shù)據(jù)源的所有Item全部處理之后才能執(zhí)行下一個(gè)步驟。

? Chunks

在Chunks模式下，每個(gè)步驟不需要處理全部Item，只用處理一個(gè)恒定數(shù)量的Item集合，處理完一個(gè)Chunk的數(shù)據(jù)后就可以執(zhí)行下一個(gè)步驟。

? Item Reader

用于從數(shù)據(jù)源中讀取Item的組件。

? Item Processor

將讀取的Item進(jìn)行一系列處理，比如按照要求過濾結(jié)果集或改變返回?cái)?shù)據(jù)的格式。

? Item Rriter

用于將Item寫入數(shù)據(jù)源的組件。

Spring Batch的運(yùn)行期流程如圖3-100所示。

3.7.2.2　集成Quartz和Spring Batch

Quartz擅長做任務(wù)計(jì)劃調(diào)度，而Spring Batch擅長管控任務(wù)的處理細(xì)節(jié)，如果將二者結(jié)合在一起，能否產(chǎn)生1+1>2的效果呢？本節(jié)，我們就借助Quartz+Spring Batch的組合為coupon-user-service添加任務(wù)調(diào)度功能。

coupon-user-service項(xiàng)目需要一個(gè)新功能，統(tǒng)計(jì)各種不同優(yōu)惠券的使用情況，在每天晚上11點(diǎn)生成報(bào)表，利用Spring Boot集成Quartz和Spring Batch從而實(shí)現(xiàn)該場景的步驟如下：

第一步，在coupon-user-service項(xiàng)目的pom.xml文件中添加相關(guān)依賴，具體代碼如下：

第二步，創(chuàng)建一個(gè)用于做統(tǒng)計(jì)的輔助類，命名為Counter，具體代碼如下：

第三步，創(chuàng)建QuartzJobLauncher類，QuartzJobLauncher繼承了QuartzJobBean類（QuartzJobBean實(shí)現(xiàn)了org.Quartz.Job）。QuartzJobLauncher就像一座橋梁，在Quartz和Spring Batch之間建立起了連接。QuartzJobLauncher具體代碼如下：

第四步，創(chuàng)建Scheduler相關(guān)配置類，具體代碼如下：

第五步，創(chuàng)建一個(gè)簡單的ItemProcessor實(shí)例，完成統(tǒng)計(jì)工作，具體代碼如下：

最后一步，創(chuàng)建BatchConfiguration類，在這個(gè)類中約定任務(wù)中每個(gè)步驟的執(zhí)行順序，具體代碼如下：

我們將Quartz和Spring Batch的優(yōu)勢組合在一起，定義了一種全新的定時(shí)任務(wù)框架執(zhí)行方式。