spring任务执行器与任务调度器(TaskExecutor And TaskScheduler)

系统管理员 2022-03-28 02:28 556阅读 0赞

对于多线程及周期性调度相关的操作，spring框架提供了TaskExecutor和TaskScheduler接口为异步执行和任务调度。并提供了相关实现类给开发者使用。(`只记录采用注解的使用形式，对于XML的使用形式不做笔记。`)  
Spring官方对**TaskExecutor**的相关解释:

> Spring的TaskExecutor接口与java.util.concurrent.Executor接口相同。该接口具有单个方法(execute(Runnable task))，该方法根据线程池的语义和配置接受要执行的任务。

二话(写)不说，自说(写)自话(字)直接拐上了

#### TaskExecutor接口相关实现类 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">实现类名</th> 
   <th align="center">对应解释(直接甩翻译了)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">SyncTaskExecutor</td> 
   <td align="center">该实现类不会执行异步调用。 相反，每次调用都在调用的线程中进行(翻译过来也即<strong>同步任务执行器</strong>)。 它主要用于不需要多线程的情况，例如在简单的测试用例中。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SimpleAsyncTaskExecutor</td> 
   <td align="center">此实现不会重用任何线程。 相反，它为每次调用启动一个新线程。 但是，它确实支持并发限制，该限制会阻止超出限制的任何调用，直到释放插槽为止。(说简单了，就是要使用了直接创建一个线程)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ConcurrentTaskExecutor</td> 
   <td align="center">此实现是java.util.concurrent.Executor实例的适配器。很少需要<strong>直接</strong>使用ConcurrentTaskExecutor**(官网自己都觉得很少使用，不过相对于ThreadPoolTaskExecutor，官网推荐如果ThreadPoolTaskExecutor不够灵活，无法满足需求，则可以使用ConcurrentTaskExecutor)**。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ThreadPoolTaskExecutor</td> 
   <td align="center">杀手锏级的任务调度器(<strong>最常用</strong>)，可以说已经足够满足我们的需求了(除非,非常非常特例才使用ConcurrentTaskExecutor)。官网翻译重要片段:<strong>公开了bean属性，用于配置java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor并将其包装在TaskExecutor中</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">WorkManagerTaskExecutor</td> 
   <td align="center">此实现使用CommonJ WorkManager作为其后备服务提供程序，并且是在Spring应用程序上下文中在WebLogic或WebSphere上设置基于CommonJ的线程池集成的中心便利类。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">DefaultManagedTaskExecutor</td> 
   <td align="center">此实现在JSR-236兼容的运行时环境（例如Java EE 7+应用程序服务器）中使用JNDI获取的ManagedExecutorService，为此目的替换CommonJ WorkManager。(<strong>说明了就是依赖环境</strong>)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中可能今后工作中会用到的(包括测试) `SyncTaskExecutor、SimpleAsyncTaskExecutor、ConcurrentTaskExecutor、ThreadPoolTaskExecutor`**此四个实现类。重点关注**`ThreadPoolTaskExecutor`**此类。  
记:以上均实现了spring提供的**`TaskExecutor`\*\*接口。

Spring官方对**TaskSheduler**接口的相关解释:

> 用于在将来的某个时间点调度任务。

#### TaskScheduler接口相关实现类 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">实现类名</th> 
   <th align="center">对应解释</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">ConcurrentTaskScheduler</td> 
   <td align="center">该类实际继承了ConcurrentTaskExecutor对象。只是实现了TaskScheduler接口，增加了相关定时调度任务的方法。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ThreadPoolTaskScheduler</td> 
   <td align="center">spring对该类设计原则同ThreadPoolTaskExecutor类。是为了定时调度任务不依赖相关的运行容器(例如weblogic、WebSphere等)。其底层委托给ScheduledExecutorService，向外暴露相关的常见bean配置属性。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**接下来对以上相应的实现类通过注解的形式进行相应的测试**  
首先进行解释要用到的几个注解，对这几个注解总结如下表

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">注解名</th> 
   <th align="center">解释</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">@EnableAsync</td> 
   <td align="center">开启异步执行。官方文档中解释:该注解添加到@Configuration标注的类上以开始异步执行。开启后@Async标注的方法或类即可异步执行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">@EnableScheduling</td> 
   <td align="center">开启定时调度。官方文档解释也是配合@Configuration一起使用。开启后@Scheduled注解标注的方法即可自动定时(或延迟)执行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">@Async</td> 
   <td align="center">异步执行注解。可标注类和方法。标注类时，则该类下所有方法均可使用异步执行。标注方法时，则该方法可使用异步执行。当标注有@Configuration注解的配置类上标注了@EnableAsync注解后即可生效。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">@Scheduled</td> 
   <td align="center">标注相关方法后，如果配置类标注了@EnableScheduling后即可开启定时调度任务。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  ## 接下来先测试异步执行器(TaskExecutor) ##

**使用方式1(直接使用spring容器中的ThreadPoolTaskExecutor):**

先通过@Bean注解将ThreadPoolTaskExecutor放入Spring容器中:

@Configuration
    public class ExecutorBean { 
    	/** * 执行器ThreadPoolTaskExecutor */
    	@Bean
    	public ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor() { 
    		ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    		executor.setCorePoolSize(10); // 设置核心线程池大小(这里设置为初始化10个)
    		executor.setMaxPoolSize(30); // 设置最大线程池大小(当核心线程池不够用时候，会自动在原基础上增加。最大为30个)
    		executor.setQueueCapacity(2000); // 设置队列容量为2000个。
    		return executor;
    	}
    }

然后在标注有@Configuration注解的配置类或SpringBoot启动类上添加@EntityAsync注解。这里在标有@SpringBootApplication注解的SpringBoot启动类的入口方法上添加@EntityAsync注解。

@SpringBootApplication
    @EnableAsync
    public class ScheduleApplication { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		SpringApplication.run(ScheduleApplication.class, args);
    	}
    }

然后在需要采取异步执行的方法上(或类上，此测试使用方法)标注@Async注解:

@Async(value="threadPoolTaskExecutor")
    public void testThreadPoolTaskExecutor() { 
        System.err.println("--- testThreadPoolTaskExecutor --");
    }

测试用例:

@Test
    public void testThreadPoolTaskExecutor() { 
        System.err.println("--- 开始 ---");
        taskExecutorService.testThreadPoolTaskExecutor();
        System.err.println("--- 结束 ---");
    }

执行结果:

--- 开始 ---
    --- 结束 ---
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --

**使用方式2(通过修改默认的线程池配置，即实现`AsyncConfigurer接口`，并重写其中的getAsyncExecutor方法\[因为是JDK8提供的default方法，所以才称为重写\]):**  
首先，先实现AsyncConfigurer接口，重写getAsyncExecutor方法并将此实现类作为配置类装载进spring容器中(记:对于void返回类型，异常未被捕获且无法传输,所以getAsyncUncaughtExceptionHandler方法用于处理异步调用后出现异常的情况。这里仅仅记录未出现异常的测试)，同时添加@EnableAsync开启可异步调用(也可以在springBoot启动类中的入口方法上添加)。

@Configuration
    @EnableAsync
    public class CustomAsyncConfigurer implements AsyncConfigurer { 
    	/** * 设置线程池相关的配置 * @return ThreadPoolTaskExecutor */
    	@Override
    	public Executor getAsyncExecutor() { 
    		ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    		executor.setCorePoolSize(10); // 设置核心线程池大小(这里设置为初始化10个)
    		executor.setMaxPoolSize(30); // 设置最大线程池大小(当核心线程池不够用时候，会自动在原基础上增加。最大为30个)
    		executor.setQueueCapacity(2000); // 设置队列容量为2000个。
            executor.initialize();
    		return executor;
    	}
    }

然后可以直接使用@Async注解标注需要异步执行的方法(或类上，此测试使用方法)

@Async
    public void testThreadPoolTaskExecutor(Long id) { 
        System.err.println("--- testThreadPoolTaskExecutor --" + id);
    }

测试用例:

@Test
    public void testThreadPoolTaskExecutor() { 
        System.err.println("--- 开始前 ---");
        System.err.println("--- 开始 ---");
        for(int i =0;i<20;i++) { 
            taskExecutorService.testThreadPoolTaskExecutor(new Long(i));
        }
        System.err.println("--- 结束 ---");
        System.err.println("--- 结束后 ---");
    }

测试结果:

--- 开始前 ---
    --- 开始 ---
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --0
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --1
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --2
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --3
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --4
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --5
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --6
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --7
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --8
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --9
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --10
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --11
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --12
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --13
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --14
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --17
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --16
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --15
    --- 结束 ---
    --- 结束后 ---
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --19
    ---  testThreadPoolTaskExecutor  --18

\*\*使用方式3:因为ThreadPoolTaskScheduler实现了TaskExecutor相关的接口。所以同样可以用ThreadPoolTaskScheduler替换ThreadPoolTaskExecutor来调用异步执行器。  
同样实现AsyncConfigurer接口，重写getAsyncExecutor方法并将此实现类作为配置类装载进spring容器中。只是此时用ThreadPoolTaskScheduler替换ThreadPoolTaskExecutor类作为任务执行器

然后用@Asnyc标注方法

@Async
    public void testThreadPoolTaskScheduler(Long id) { 
        System.err.println("--- testThreadPoolTaskExecutor --" + id);
    }

测试

@Test
    public void testThreadPoolTaskScheduler() { 
        System.err.println("--- 开始前 ---");
        System.err.println("--- 开始 ---");
        for(int i =0;i<20;i++) { 
            taskExecutorService.testThreadPoolTaskScheduler(new Long(i));
        }
        System.err.println("--- 结束 ---");
        System.err.println("--- 结束后 ---");
    }

**`经过测试，用例3没啥效果...测试方式可能有误。同样的异步调用ThreadPoolTaskScheduler类可能不能当做ThreadPoolTaskExecutor 类使用。虽然同样实现了TaskExecutor接口(看来得看底层源码了，现在仅仅记录下来先)`**

*  ## 现在来测试定时调度器(TaskScheduler) ##

**使用方式1(直接使用@EnableScheduling开启定时调度任务，然后对需要定时调度的方法用@Sheduled注解标注):**  
直接在SpringBoot启动器类中的入口方法上标注或标注了@Configuration注解的配置类上使用@EnableScheduling注解

//在启动类上添加
    @SpringBootApplication
    @EnableScheduling
    public class ScheduleApplication { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		SpringApplication.run(ScheduleApplication.class, args);
    	}
    }
    
    //或在在配置类上标注
    @Configuration
    @EnableScheduling
    public class CustomScheduleConfigurer implements AsyncConfigurer { 
    //...
    }

需要在定时任务的方法上添加@Scheduled

@Scheduled(fixedRate = 300)  //表示每300毫秒调用一次该方法
    @Override
    public void threadPoolTaskScheduler() { 
        System.err.println("--- threadPoolTaskScheduler --");
    }

测试用例

@Test
    public void schedulers() throws Exception { 
        Thread.sleep(50000000);   //让线程睡上一段时间，以便查看效果
    }

因为应用一启动后定时调度器便会开始执行。如果测试用例不使用线程睡眠的话程序会一瞬间执行结束，有可能看不到效果。  
**记**:@Scheduled注解支持Quartz的CRON表达式来规划定时任务(仅做记录:[SPRING官网示例][SPRING])。  
[spring框架支持Quartz来使用定时调度任务][spring_Quartz]。

这里简单记录其各个表达式含义:

###### @Scheduled注解的各个参数与其含义 ######

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">参数名</th> 
   <th align="center">类型</th> 
   <th align="center">含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">cron</td> 
   <td align="center">String</td> 
   <td align="center">使用表达式的方式定义任务执行时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">zone</td> 
   <td align="center">String</td> 
   <td align="center">可以通过它设定区域时间(时区)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">fixedDelay</td> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">表示从上一个任务完成后到下一个任务开始时的时间间隔，单位毫秒</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">fixedDelayString</td> 
   <td align="center">String</td> 
   <td align="center">同fixedDelay，只是为字符串值，可使用SPEL表达式来引入配置文件配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">inittalDelay</td> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">初始化延时时间。spring容器初始化后首次任务延时多久开始执行，单位毫秒</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">inittalDelayString</td> 
   <td align="center">String</td> 
   <td align="center">同 inittalDelay，值为字符串值。可使用SPEL表达式来引入配置文件配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">fixedRate</td> 
   <td align="center">long</td> 
   <td align="center">每次执行任务的间隔时间，单位毫秒</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">fixedRateString</td> 
   <td align="center">String</td> 
   <td align="center">每次执行任务的间隔时间，单位为字符串值。可使用SPEL表达式来引入配置文件配置</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

CRON表达式有6~7个空格分隔得时间元素，按顺序依次为:  
`秒 分 时 天 月 星期 年` 其中年可以是不用配置的元素。  
例:  
`0 0 0 ? * WED`  
表示每个星期三0点整执行任务。其中因为天和星期会产生定义上的冲突。所以采用了通配符。以下为通配符含义

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">通配符符号</th> 
   <th align="center">含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">*</td> 
   <td align="center">表示任意</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">?</td> 
   <td align="center">表示不指定，用于处理天和星期的冲突</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">-</td> 
   <td align="center">指定时间区间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">/</td> 
   <td align="center">指定时间间隔</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">L</td> 
   <td align="center">指最后</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">#</td> 
   <td align="center">第几</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">,</td> 
   <td align="center">列举多个项</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以下为几个难点的例子:

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">示例</th> 
   <th align="center">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">0 0/6 19,22 * * ?</td> 
   <td align="center">每天19点至19点59和22点至22点59分俩时间段内每6分钟执行一次</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0 10-16 22 * * ?</td> 
   <td align="center">每天的22点至22点16分每分钟执行一次</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0 0 19 ? * MON-FRI</td> 
   <td align="center">周一到周五的每天19点执行一次</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0 23 23 ? * 5L 2019-2022</td> 
   <td align="center">2019年至2022年的每月最后一个周四的23点23分执行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">0 16 22 ? * 6#2</td> 
   <td align="center">每月第二周周五的22点16分执行一次</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**使用方式2(实现SchedulingConfigurer配置类，规定定时任务)**  
首先实现SchedulingConfigurer配置类，并启用定时调度任务

@Configuration
    @EnableScheduling
    public class CustomSchedulerConfigurer implements SchedulingConfigurer { 
    	@Override
    	public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) { 
    		IntervalTask task = new IntervalTask(new Runnable() { 
    			@Override
    			public void run() { 
    				System.err.println("----间隔执行----");	
    			}
    		}, 2000);
    		taskRegistrar.addFixedDelayTask(task);    //taskRegistrar有更多相关方法来执行定时调度任务。测试用例先做简单记录
    	}
    }

然后进行测试

@Test
    public void schedulers() throws Exception { 
    	Thread.sleep(50000000);    //同样让线程睡上一段时间，以便查看效果
    }

**`测试中并未处理异步执行后如果出现异常的情况。异常情况发生后如何处理之后再做记录。`**

[SPRING]: https://docs.spring.io/spring/docs/5.1.3.RELEASE/spring-framework-reference/integration.html#scheduling-annotation-support-scheduled
[spring_Quartz]: https://docs.spring.io/spring/docs/5.1.3.RELEASE/spring-framework-reference/integration.html#scheduling-quartz