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Java任务调度的常见实现方法与比较详解

程序员文章站 2024-02-22 23:48:28
本文实例讲述了java任务调度的常见实现方法与比较。分享给大家供大家参考,具体如下: 简介: 综观目前的 web 应用,多数应用都具备任务调度的功能。本文由浅入深介绍了几...

本文实例讲述了java任务调度的常见实现方法与比较。分享给大家供大家参考,具体如下:

简介: 综观目前的 web 应用,多数应用都具备任务调度的功能。本文由浅入深介绍了几种任务调度的 java 实现方法,包括 timer,scheduler, quartz 以及 jcron tab,并对其优缺点进行比较,目的在于给需要开发任务调度的程序员提供有价值的参考。

任务调度是指基于给定时间点,给定时间间隔或者给定执行次数自动执行任务。这里由浅入深介绍四种任务调度的 java 实现:

timer
scheduledexecutor
开源工具包 quartz
开源工具包 jcrontab

此外,为结合实现复杂的任务调度,本文还将介绍 calendar 的一些使用方法。

timer

相信大家都已经非常熟悉 java.util.timer 了,它是最简单的一种实现任务调度的方法,下面给出一个具体的例子:

package com.ibm.scheduler;
import java.util.timer;
import java.util.timertask;
public class timertest extends timertask {
 private string jobname = "";
 public timertest(string jobname) {
 super();
 this.jobname = jobname;
 }
 @override
 public void run() {
 system.out.println("execute " + jobname);
 }
 public static void main(string[] args) {
 timer timer = new timer();
 long delay1 = 1 * 1000;
 long period1 = 1000;
 // 从现在开始 1 秒钟之后,每隔 1 秒钟执行一次 job1
 timer.schedule(new timertest("job1"), delay1, period1);
 long delay2 = 2 * 1000;
 long period2 = 2000;
 // 从现在开始 2 秒钟之后,每隔 2 秒钟执行一次 job2
 timer.schedule(new timertest("job2"), delay2, period2);
 }
}

output:

execute job1
execute job1
execute job2
execute job1
execute job1
execute job2

使用 timer 实现任务调度的核心类是 timer 和 timertask。其中 timer 负责设定 timertask 的起始与间隔执行时间。使用者只需要创建一个 timertask 的继承类,实现自己的 run 方法,然后将其丢给 timer 去执行即可。

timer 的设计核心是一个 tasklist 和一个 taskthread。timer 将接收到的任务丢到自己的 tasklist 中,tasklist 按照 task 的最初执行时间进行排序。timerthread 在创建 timer 时会启动成为一个守护线程。这个线程会轮询所有任务,找到一个最近要执行的任务,然后休眠,当到达最近要执行任务的开始时间点,timerthread 被唤醒并执行该任务。之后 timerthread 更新最近一个要执行的任务,继续休眠。

timer 的优点在于简单易用,但由于所有任务都是由同一个线程来调度,因此所有任务都是串行执行的,同一时间只能有一个任务在执行,前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务。

scheduledexecutor

鉴于 timer 的上述缺陷,java 5 推出了基于线程池设计的 scheduledexecutor。其设计思想是,每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行,因此任务是并发执行的,相互之间不会受到干扰。需要注意的是,只有当任务的执行时间到来时,scheduedexecutor 才会真正启动一个线程,其余时间 scheduledexecutor 都是在轮询任务的状态。

package com.ibm.scheduler;
import java.util.concurrent.executors;
import java.util.concurrent.scheduledexecutorservice;
import java.util.concurrent.timeunit;
public class scheduledexecutortest implements runnable {
    private string jobname = "";
    public scheduledexecutortest(string jobname) {
        super();
        this.jobname = jobname;
    }
    @override
    public void run() {
        system.out.println("execute " + jobname);
    }
    public static void main(string[] args) {
        scheduledexecutorservice service = executors.newscheduledthreadpool(10);
        long initialdelay1 = 1;
        long period1 = 1;
    // 从现在开始1秒钟之后,每隔1秒钟执行一次job1
        service.scheduleatfixedrate(
            new scheduledexecutortest("job1"), initialdelay1,
                period1, timeunit.seconds);
        long initialdelay2 = 1;
        long delay2 = 1;
    // 从现在开始2秒钟之后,每隔2秒钟执行一次job2
        service.schedulewithfixeddelay(
            new scheduledexecutortest("job2"), initialdelay2,
                delay2, timeunit.seconds);
    }
}

output:

execute job2
execute job1
execute job2
execute job1
execute job2
execute job1

清单 2 展示了 scheduledexecutorservice 中两种最常用的调度方法 scheduleatfixedrate 和 schedulewithfixeddelay。scheduleatfixedrate 每次执行时间为上一次任务开始起向后推一个时间间隔,即每次执行时间为 :initialdelay, initialdelay+period, initialdelay+2*period, …;schedulewithfixeddelay 每次执行时间为上一次任务结束起向后推一个时间间隔,即每次执行时间为:initialdelay, initialdelay+executetime+delay, initialdelay+2*executetime+2*delay。由此可见,scheduleatfixedrate 是基于固定时间间隔进行任务调度,schedulewithfixeddelay 取决于每次任务执行的时间长短,是基于不固定时间间隔进行任务调度。

timer 和 scheduledexecutor 都仅能提供基于开始时间与重复间隔的任务调度,不能胜任更加复杂的调度需求。比如,设置每星期二的 16:38:10 执行任务。该功能使用 timer 和 scheduledexecutor 都不能直接实现,但我们可以借助 calendar 间接实现该功能。

package com.ibm.scheduler;
import java.util.calendar;
import java.util.date;
import java.util.timertask;
import java.util.concurrent.executors;
import java.util.concurrent.scheduledexecutorservice;
import java.util.concurrent.timeunit;
public class scheduledexceutortest2 extends timertask {
    private string jobname = "";
    public scheduledexceutortest2(string jobname) {
        super();
        this.jobname = jobname;
    }
    @override
    public void run() {
        system.out.println("date = "+new date()+", execute " + jobname);
    }
    /**
     * 计算从当前时间currentdate开始,满足条件dayofweek, hourofday,
     * minuteofhour, secondofminite的最近时间
     * @return
     */
    public calendar getearliestdate(calendar currentdate, int dayofweek,
            int hourofday, int minuteofhour, int secondofminite) {
        //计算当前时间的week_of_year,day_of_week, hour_of_day, minute,second等各个字段值
        int currentweekofyear = currentdate.get(calendar.week_of_year);
        int currentdayofweek = currentdate.get(calendar.day_of_week);
        int currenthour = currentdate.get(calendar.hour_of_day);
        int currentminute = currentdate.get(calendar.minute);
        int currentsecond = currentdate.get(calendar.second);
        //如果输入条件中的dayofweek小于当前日期的dayofweek,则week_of_year需要推迟一周
        boolean weeklater = false;
        if (dayofweek < currentdayofweek) {
            weeklater = true;
        } else if (dayofweek == currentdayofweek) {
            //当输入条件与当前日期的dayofweek相等时,如果输入条件中的
            //hourofday小于当前日期的
            //currenthour,则week_of_year需要推迟一周
            if (hourofday < currenthour) {
                weeklater = true;
            } else if (hourofday == currenthour) {
         //当输入条件与当前日期的dayofweek, hourofday相等时,
         //如果输入条件中的minuteofhour小于当前日期的
                //currentminute,则week_of_year需要推迟一周
                if (minuteofhour < currentminute) {
                    weeklater = true;
                } else if (minuteofhour == currentsecond) {
           //当输入条件与当前日期的dayofweek, hourofday,
           //minuteofhour相等时,如果输入条件中的
          //secondofminite小于当前日期的currentsecond,
          //则week_of_year需要推迟一周
                    if (secondofminite < currentsecond) {
                        weeklater = true;
                    }
                }
            }
        }
        if (weeklater) {
            //设置当前日期中的week_of_year为当前周推迟一周
            currentdate.set(calendar.week_of_year, currentweekofyear + 1);
        }
        // 设置当前日期中的day_of_week,hour_of_day,minute,second为输入条件中的值。
        currentdate.set(calendar.day_of_week, dayofweek);
        currentdate.set(calendar.hour_of_day, hourofday);
        currentdate.set(calendar.minute, minuteofhour);
        currentdate.set(calendar.second, secondofminite);
        return currentdate;
    }
    public static void main(string[] args) throws exception {
        scheduledexceutortest2 test = new scheduledexceutortest2("job1");
        //获取当前时间
        calendar currentdate = calendar.getinstance();
        long currentdatelong = currentdate.gettime().gettime();
        system.out.println("current date = " + currentdate.gettime().tostring());
        //计算满足条件的最近一次执行时间
        calendar earliestdate = test
                .getearliestdate(currentdate, 3, 16, 38, 10);
        long earliestdatelong = earliestdate.gettime().gettime();
        system.out.println("earliest date = "
                + earliestdate.gettime().tostring());
        //计算从当前时间到最近一次执行时间的时间间隔
        long delay = earliestdatelong - currentdatelong;
        //计算执行周期为一星期
        long period = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000;
        scheduledexecutorservice service = executors.newscheduledthreadpool(10);
        //从现在开始delay毫秒之后,每隔一星期执行一次job1
        service.scheduleatfixedrate(test, delay, period,
                timeunit.milliseconds);
    }
}

output:

current date = wed feb 02 17:32:01 cst 2011
earliest date = tue feb 8 16:38:10 cst 2011
date = tue feb 8 16:38:10 cst 2011, execute job1
date = tue feb 15 16:38:10 cst 2011, execute job1

清单 3 实现了每星期二 16:38:10 调度任务的功能。其核心在于根据当前时间推算出最近一个星期二 16:38:10 的绝对时间,然后计算与当前时间的时间差,作为调用 scheduledexceutor 函数的参数。计算最近时间要用到 java.util.calendar 的功能。首先需要解释 calendar 的一些设计思想。calendar 有以下几种唯一标识一个日期的组合方式:

 year + month + day_of_month
 year + month + week_of_month + day_of_week
 year + month + day_of_week_in_month + day_of_week
 year + day_of_year
 year + day_of_week + week_of_year

上述组合分别加上 hour_of_day + minute + second 即为一个完整的时间标识。本例采用了最后一种组合方式。输入为 day_of_week, hour_of_day, minute, second 以及当前日期 , 输出为一个满足 day_of_week, hour_of_day, minute, second 并且距离当前日期最近的未来日期。计算的原则是从输入的 day_of_week 开始比较,如果小于当前日期的 day_of_week,则需要向 week_of_year 进一, 即将当前日期中的 week_of_year 加一并覆盖旧值;如果等于当前的 day_of_week, 则继续比较 hour_of_day;如果大于当前的 day_of_week,则直接调用 java.util.calenda 的 calendar.set(field, value) 函数将当前日期的 day_of_week, hour_of_day, minute, second 赋值为输入值,依次类推,直到比较至 second。读者可以根据输入需求选择不同的组合方式来计算最近执行时间。

可以看出,用上述方法实现该任务调度比较麻烦,这就需要一个更加完善的任务调度框架来解决这些复杂的调度问题。幸运的是,开源工具包 quartz 与 jcrontab 提供了这方面强大的支持。

quartz 可以满足更多更复杂的调度需求,首先让我们看看如何用 quartz 实现每星期二 16:38 的调度安排:

package com.ibm.scheduler;
import java.util.date;
import org.quartz.job;
import org.quartz.jobdetail;
import org.quartz.jobexecutioncontext;
import org.quartz.jobexecutionexception;
import org.quartz.scheduler;
import org.quartz.schedulerfactory;
import org.quartz.trigger;
import org.quartz.helpers.triggerutils;
public class quartztest implements job {
    @override
    //该方法实现需要执行的任务
    public void execute(jobexecutioncontext arg0) throws jobexecutionexception {
        system.out.println("generating report - "
                + arg0.getjobdetail().getfullname() + ", type ="
                + arg0.getjobdetail().getjobdatamap().get("type"));
        system.out.println(new date().tostring());
    }
    public static void main(string[] args) {
        try {
            // 创建一个scheduler
            schedulerfactory schedfact =
            new org.quartz.impl.stdschedulerfactory();
            scheduler sched = schedfact.getscheduler();
            sched.start();
            // 创建一个jobdetail,指明name,groupname,以及具体的job类名,
            //该job负责定义需要执行任务
            jobdetail jobdetail = new jobdetail("myjob", "myjobgroup",
                    quartztest.class);
            jobdetail.getjobdatamap().put("type", "full");
      // 创建一个每周触发的trigger,指明星期几几点几分执行
            trigger trigger = triggerutils.makeweeklytrigger(3, 16, 38);
            trigger.setgroup("mytriggergroup");
            // 从当前时间的下一秒开始执行
            trigger.setstarttime(triggerutils.getevenseconddate(new date()));
            // 指明trigger的name
            trigger.setname("mytrigger");
            // 用scheduler将jobdetail与trigger关联在一起,开始调度任务
            sched.schedulejob(jobdetail, trigger);
        } catch (exception e) {
            e.printstacktrace();
        }
    }
}

output:

generating report - myjobgroup.myjob, type =full
tue feb 8 16:38:00 cst 2011
generating report - myjobgroup.myjob, type =full
tue feb 15 16:38:00 cst 2011

清单 4 非常简洁地实现了一个上述复杂的任务调度。quartz 设计的核心类包括 scheduler, job 以及 trigger。其中,job 负责定义需要执行的任务,trigger 负责设置调度策略,scheduler 将二者组装在一起,并触发任务开始执行。

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。