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几种任务调度的 Java 实现方法与比较1——阅读

关河
 关河
发布于 2016/01/29 13:53
字数 2017
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        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。本文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 org.js.test;

import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: dev02
 * Date: 16-1-27
 * Time: 下午2:55
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class TimerTest extends TimerTask{
    private String jobname=null;

    public TimerTest(String jobname) {
        this.jobname = jobname;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("job:"+jobname);
        System.out.println("sysdate:"+(new Date()));
        try {
            Thread.currentThread().sleep(4300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
        }
        System.out.println("job:"+jobname);
        System.out.println("sysdate:"+(new Date()));
        //To change body of implemented methods use File | Settings | File Templates.
    }

    public static void main(String[] args){

       Timer timer=new Timer();
       long  delay1=1*1000;
       long  period=1500;
       //1s后,每隔1.5s执行一次
       timer.schedule(new TimerTest("job1"),delay1,period);
       //2s后,每隔3s执行一次
       long  delay2=2*1000;
       long  period2=3000;
       timer.schedule(new TimerTest("job2"),delay2,period2);
    }
}

输出结果:

     

 

        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 org.js.test;

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: dev02
 * Date: 16-1-28
 * Time: 下午1:54
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class ScheduledExecutorTest implements Runnable{
    private String jobname="";

    public ScheduledExecutorTest(String jobname) {
        this.jobname = jobname;
    }

    public void run() {
        System.out.println("job:"+jobname);
        System.out.println("sysdate:"+(new Date()));
        try {
            Thread.currentThread().sleep(4300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();  //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
        }
        System.out.println("job:"+jobname);
        System.out.println("sysdate:"+(new Date()));
        //To change body of implemented methods use File | Settings | File Templates.
    }

    public static void main(String[] args){
        ScheduledExecutorService services= Executors.newScheduledThreadPool(10);
        long  delay1=1;
        long  period=2;
        //1s后,每隔1s执行一次
        services.scheduleAtFixedRate( new ScheduledExecutorTest("job1"),delay1,period, TimeUnit.SECONDS);
        long  delay2=2;
        long  period2=3;
        services.scheduleAtFixedRate( new ScheduledExecutorTest("job2"),delay2,period2, TimeUnit.SECONDS);    }
}

  输出结果:

     

         使用ScheduledExecutor可以看出,我们job执行的时候线程池中一个线程去执行。这和之前使用Timer的串行执行不一致。


 ScheduledExecutor 和 Calendar 实现复杂任务调度

     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);

    }
}
/**
输出结果:
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
*/

        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。


© 著作权归作者所有

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