1. 什么时候会用到定时任务？

1. 某系统凌晨要进行数据备份。
2. 某电商平台，用户下单半个小时未支付的情况下需要自动取消订单。
3. 某媒体聚合平台，每 10 分钟动态抓取某某网站的数据为自己所用。
4. 某博客平台，支持定时发送文章。
5. 某基金平台，每晚定时计算用户当日收益情况并推送给用户最新的数据。
6. ......

这些场景往往都要求我们在某个特定的时间去做某个事情

2.单机定时任务选型

自写代码

使用while+sleep

可以让具体执行相关逻辑的线程进行休眠指定的时间，就可以完成在指定时间后完成相应的任务

缺点：

• 自己实现，难免会出现bug
• 无法使用cron表达时，无法指定周期执行，只能执行一次时间滞后任务
• 浪费线程资源

Timer

Timer是jdk自带的以中国定时任务实现方式

原理:Timer 内部使用一个叫做 TaskQueue 的类存放定时任务，它是一个基于最小堆实现的优先级队列。TaskQueue 会按照任务距离下一次执行时间的大小将任务排序，保证在堆顶的任务最先执行。这样在需要执行任务时，每次只需要取出堆顶的任务运行即可！

实现案例

// 示例代码：
TimerTask task = new TimerTask() {
    public void run() {
        System.out.println("当前时间: " + new Date() + "n" +
                "线程名称: " + Thread.currentThread().getName());
    }
};
System.out.println("当前时间: " + new Date() + "n" +
        "线程名称: " + Thread.currentThread().getName());
Timer timer = new Timer("Timer");
long delay = 1000L;
timer.schedule(task, delay);


//输出：
当前时间: Fri May 28 15:18:47 CST 2021n线程名称: main
当前时间: Fri May 28 15:18:48 CST 2021n线程名称: Timer

缺点：

• 不支持cron表达式
• 一个 Timer 一个线程，这就导致 Timer 的任务的执行只能串行执行，一个任务执行时间过长的话会影响其他任务（性能非常差），再比如发生异常时任务直接停止（Timer 只捕获了 InterruptedException ）。

SechduledExecutorService

ScheduledExecutorService 是一个接口，有多个实现类，比较常用的是 ScheduledThreadPoolExecutor 。

ScheduledThreadPoolExecutor 本身就是一个线程池，支持任务并发执行。并且，其内部使用 DelayQueue 作为任务队列。

// 示例代码：
TimerTask repeatedTask = new TimerTask() {
    @SneakyThrows
    public void run() {
        System.out.println("当前时间: " + new Date() + "n" +
                "线程名称: " + Thread.currentThread().getName());
    }
};
System.out.println("当前时间: " + new Date() + "n" +
        "线程名称: " + Thread.currentThread().getName());
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(3);
long delay  = 1000L;
long period = 1000L;
executor.scheduleAtFixedRate(repeatedTask, delay, period, TimeUnit.MILLISECONDS);
Thread.sleep(delay + period * 5);
executor.shutdown();
//输出：
当前时间: Fri May 28 15:40:46 CST 2021n线程名称: main
当前时间: Fri May 28 15:40:47 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-1
当前时间: Fri May 28 15:40:48 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-1
当前时间: Fri May 28 15:40:49 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-2
当前时间: Fri May 28 15:40:50 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-2
当前时间: Fri May 28 15:40:51 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-2
当前时间: Fri May 28 15:40:52 CST 2021n线程名称: pool-1-thread-2

优缺点：

• 解决了timer中线程问题
• 无法使用cron表达式

spring中的@Scheduled

/**
 * cron：使用Cron表达式。　每分钟的1，2秒运行
 */
@Scheduled(cron = "1-2 * * * * ? ")
public void reportCurrentTimeWithCronExpression() {
  log.info("Cron Expression: The time is now {}", dateFormat.format(new Date()));
}

注意：

• 需要在启动类上加上@EnableScheduled注解
• 底层使用的是SechduledExecutorService，但是默认只有一个线程，也即是所有的定时任务都由同一个线程执行，如果一个任务占用的时间过久，会影响下一个任务的执行时间。

那么怎么自定义线程池，让执行定时任务的线程有自己的名字和线程数量呢？

@Configuration
public class SchedulerConfig implements SchedulingConfigurer {
    private final int POOL_SIZE = 10;

    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar scheduledTaskRegistrar) {
        ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();

        threadPoolTaskScheduler.setPoolSize(POOL_SIZE);
        threadPoolTaskScheduler.setThreadNamePrefix("my-scheduled-task-pool-");
        threadPoolTaskScheduler.initialize();

        scheduledTaskRegistrar.setTaskScheduler(threadPoolTaskScheduler);
    }
}

如上面所示，我们需要创建一个配置类，并是实现SchedulingConfigurer 重写对应的方法就可以了。

优缺点：

• 可以使用cron了，是一大优点

• 但是功能比较单一

时间轮

Kafka、Dubbo、ZooKeeper、Netty 、Caffeine 、Akka 中都有对时间轮的实现。

https://javaguide.cn/system-design/schedule-task.html#spring-task

3. 分布式定时任务

分布式环境下单机定时任务的问题：

①如何保证集群部署得机器上定时任务不被重复执行

②如何动态调整定时任务的执行时间（不重启服务）

③部署定时任务的机器发生故障时，如何进行故障转移

④如何对集群中哪些进行了定时任务进行监控

⑤单机性能出现瓶颈，如何进行扩展

XXL-JOB

一款优秀的轻量级分布式任务调度框架，支持任务可视化管理、弹性扩容缩容、任务失败重试和告警、任务分片等功能

解决了很多quartz的不足之处

架构设计：

从上图可以看出，XXL-JOB 由 调度中心 和 执行器 两大部分组成。调度中心主要负责任务管理、执行器管理以及日志管理。执行器主要是接收调度信号并处理。另外，调度中心进行任务调度时，是通过自研 RPC 来实现的。

不同于 Elastic-Job 的去中心化设计， XXL-JOB 的这种设计也被称为中心化设计（调度中心调度多个执行器执行任务）。

和 Quzrtz 类似 XXL-JOB 也是基于数据库锁调度任务，存在性能瓶颈。不过，一般在任务量不是特别大的情况下，没有什么影响的，可以满足绝大部分公司的要求。

不要被 XXL-JOB 的架构图给吓着了，实际上，我们要用 XXL-JOB 的话，只需要重写 IJobHandler 自定义任务执行逻辑就可以了，非常易用！

@JobHandler(value="myApiJobHandler")
@Component
public class MyApiJobHandler extends IJobHandler {

    @Override
    public ReturnT<String> execute(String param) throws Exception {
        //......
        return ReturnT.SUCCESS;
    }
}

还可以使用注解的方式：

@XxlJob("myAnnotationJobHandler")
public ReturnT<String> myAnnotationJobHandler(String param) throws Exception {
  //......
  return ReturnT.SUCCESS;
}

官网 (opens new window)

优缺点总结：

• 优点：开箱即用（学习成本比较低）、与 Spring 集成、支持分布式、支持集群、内置了 UI 管理控制台。
• 缺点：不支持动态添加任务（如果一定想要动态创建任务也是支持的，参见：xxl-job issue277open in new window (opens new window)）