定时任务系列之 crontab&Timer 实现

背景

我们在业务开发中经常碰到需要定时触发的一些业务场景。比如我们系统的一些业务需要统计一天的流量数据，在每天凌晨发送邮件给相关负责人 XX。或者，每个月底要发送报表给 XX。
人工实现是不可能的，我是不会凌晨爬起来给你手动触发事件的 ; )
所以我们需要一个定时任务处理框架。你有两个选择：选择开源的成熟框架或其他已有的轮子；现有框架满足不了，自己造轮子。
但我觉得大部分人对定时任务的要求都没有那么高... 我们还是要考虑开发成本的嘛，所以我们大可以选择现成的定时任务实现就可以啦。
我们在这一系列中会介绍 shell、spring scheduler、quartz、timer、xxl-job 等，会有相关代码实现以及部分的源码解读。

如何选择一个定时任务框架

这个问题是最重要的。选择一个技术不是因为这个技术好，而是适合你的业务场景。
我们选择定时任务框架的时候可以根据几个简单的标准【标准可以根据业务适当调整】

• 易于配置，低耦合。
• 占用资源少，性能好。
• 能配置失败策略，如重试 or 通知。
• 支持分布式集群调度。
• 易于扩展。
• 执行记录可视化。
• 支持 kill 正在执行的任务。
• 有可视化界面。

crontab

如果你是 linux 系统，very good! 我们可以通过很简单的方式实现定时任务的配置和调用。
linux 带有一个 crontab 的命令。这个命令如何使用呢？建议大家可以先使用 man 命令查下具体参数，下面给大家展示示例。

# [-e 编辑定时任务，编辑完成wq保存退出]
> crontab -e
*/1 * * * * echo `date` >> /jason/test-crontab.log
*/1 * * * * echo `time` >> /jason/crontab-test.log
 
# -l 展示定时任务列表
> crontab -l
*/1 * * * * echo `date` >> /jason/test-crontab.log
*/1 * * * * echo `date` >> /jason/crontab-test.log
 
# 查看相应的日志
> cat /jason/test-crontab.log
Sun Aug 25 21:12:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:13:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:14:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:15:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:16:01 CST 2019
 
> cat /jason/crontab-test.log
Sun Aug 25 21:12:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:13:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:14:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:15:01 CST 2019
Sun Aug 25 21:16:01 CST 2019

优点

• 简单粗暴。
• 支持 cron 表达式。
• 支持实时修改删除配置。

缺点

• 过于简单，导致其他的定时模式不支持。
• cron 表达式支持尺度只能到分钟级别。
• 在生产中可能会导致需要其他角色（运维）参与业务。
• 不支持分布式调度等。【参考上面的标准】

应用场景

适用于那种调度频率不是很频繁、执行失败可以容忍的定时任务。
需要将自己的代码写的尽量健壮。

Timer

Timer 是 Java 提供的一个定时任务工具。
我们可以通过代码来看看 Timer 是如何处理定时任务的。

// 声明一个Timer对象
Timer timer = new Timer();
// 调用schedule，传入task(继承Runnable),和需要触发任务的时间，此处设置为当前时间的5s后。
timer.schedule(new TimerTask() {
    @Override
    public void run() {
        log.warn("timer --------- timer");
    }
}, new Date(new Date().getTime() + 5000));

Timer 内部维护了一个 TimeTask 的数组，通过对添加的任务进行触发时间排序，挨个来触发。对于多线程的并发操作，内部采用了 sync 关键字的方式解决。简单看下面代码

    private void sched(TimerTask task, long time, long period) {
        if (time < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time.");

        // 防止值太大
        if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1))
            period >>= 1;

        // 加锁操作，因为要添加任务到queue了。
        synchronized (queue) {
            if (!thread.newTasksMayBeScheduled)
                throw new IllegalStateException("Timer already cancelled.");
            // 根据传入的参数，处理task
            synchronized (task.lock) {
                if (task.state != TimerTask.VIRGIN)
                    throw new IllegalStateException(
                            "Task already scheduled or cancelled");
                // 设置的触发时间被赋给task
                task.nextExecutionTime = time;
                task.period = period;
                task.state = TimerTask.SCHEDULED;
            }
            // 此处是添加操作，涉及到数组的copy & 任务排序等
            queue.add(task);
            if (queue.getMin() == task)
                queue.notify();
        }
    }

    // queue的添加方法
    void add(TimerTask task) {
        // Grow backing store if necessary
        if (size + 1 == queue.length)
            queue = Arrays.copyOf(queue, 2*queue.length);

        queue[++size] = task;
	// 处理排序
        fixUp(size);
    }

    // 处理触发时间的排序
    private void fixUp(int k) {
        while (k > 1) {
            int j = k >> 1;
            if (queue[j].nextExecutionTime <= queue[k].nextExecutionTime)
                break;
            TimerTask tmp = queue[j];  queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp;
            k = j;
        }
    }

优点

• Timer 的方式与上面相比至少不需要其他角色参与
• Timer 的方式比较简单。
  ps : 感觉在强行扯...

缺点

Timer 的缺点比起优点来看，好像多了很多。比如没有可视化界面这种我们先不提，具体有以下几个

• 只能支持传入触发时间和周期。不支持 cron 表达式等方式。
• 每个任务都是一个线程，无线程池配置。
• 配置需要重启工程。
• 最上面其他功能都不支持。

总结

今天介绍了两个比较简单的方式，大家应该了解了其运行原理和它们存在的一些问题。后面我们继续介绍其他的定时任务的框架实现，看看其他的实现是怎么解决这些问题的，又提供了什么有用的功能。还是那句话，挑最适合自己的。如果今天介绍的这两种方式已经能满足你的业务场景，那么使用也是可以的。