任务调度框架quartz

前言

linux中的cron可以是任务调度的初形。随着任务的复杂性及分布式需求，cron显的力不从心。Quartz是经典的作业调度框架。

Quartz的基础

在深入研究之初，先仿照quartz的原理，设计一个简单的作业调度器。

先看job类，这个类，非常简单，只有一个execute方法，该方法是job具体执行的内容:

public class Job {public void execute(Map<String, String> jobData) {System.out.println("定时器任务执行" + new Date(System.currentTimeMillis()));System.out.println("参数值"+jobData.get("jobName"));}
}

jobdetail类，该类是对具体job类的封装，包括jobName(任务标识)，job执行需要的运行时参数jobdata

public class JobDetail {private Class<? extends Job> clz;private String jobName;private Map<String, String> jobData;public JobDetail(Class<? extends Job> clz, String jobName) {this.clz = clz;this.jobName = jobName;this.jobData = new HashMap<>();this.jobData.put("jobName", this.jobName);}public String getJobName(){return this.jobName;}public void executeJob(){try {clz.newInstance().execute(jobData);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

trigger类，记录下次运行作业的时间和运行job的key

public class Trigger implements Comparable<Trigger>{private String jobKey;private long nextFireTime;public Trigger(long nextFireTime) {this.nextFireTime = nextFireTime;}// 用于根据触发时间排序@Overridepublic int compareTo(Trigger o) {return (int)( this.nextFireTime - o.nextFireTime);}public void setJobKey(String jobKey){this.jobKey = jobKey;}public String getJobKey() {return jobKey;}public long getNextFireTime() {return nextFireTime;}
}

scheduler类，最重要的类，用来启动和停止框架

public class Scheduler {private Map<String, JobDetail> jobMap = new HashMap<>();private TreeSet<Trigger> triggerList = new TreeSet<>();private SchedulerThread schedulerThread = new SchedulerThread();public void schedulerJob(JobDetail jobDetail, Trigger trigger){jobMap.put(jobDetail.getJobName(),jobDetail);trigger.setJobKey(jobDetail.getJobName());triggerList.add(trigger);}public void start(){schedulerThread.start();}public void stop(){schedulerThread.halt();}
}

scheduler的执行是在scheduler的schedulerThread中执行

public class SchedulerThread extends Thread {private boolean shutDown = false;@Overridepublic void run() {while (!shutDown){Trigger trigger = triggerList.pollFirst();if(trigger == null){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {}continue;}long cur = System.currentTimeMillis();long next = trigger.getNextFireTime();if(cur <  next){try {Thread.sleep(next - cur);} catch (InterruptedException e) {}}JobDetail jobDetail = jobMap.get(trigger.getJobKey());jobDetail.executeJob();}}public void halt(){shutDown = true;}}

至此所有的框架代码都已经完成,写个main测试下

public static void main(String[] args) {Scheduler scheduler = new Scheduler();scheduler.schedulerJob(new JobDetail(Job.class, "job01"), new Trigger(System.currentTimeMillis() + 1000));scheduler.schedulerJob(new JobDetail(Job.class, "job02"), new Trigger(System.currentTimeMillis() + 2000));scheduler.start();}

上述的设计,可以说Qz是去除安全验证和多线程同步问题编写的基本调度任务。下面来看真实案例

public class MyJob implements Job {@Overridepublic void execute(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {System.out.println("定时器任务执行" + new Date(System.currentTimeMillis()));JobDataMap map=jobExecutionContext.getMergedJobDataMap();System.out.println("参数值"+map.get("uname"));}public static void main(String[] args) throws Exception {//1.创建Scheduler的工厂SchedulerFactory sf = new StdSchedulerFactory();//2.从工厂中获取调度器实例Scheduler scheduler = sf.getScheduler();//3.创建JobDetail(作业信息)JobDetail jb = JobBuilder.newJob(MyJob.class).withDescription("this is a test job") //job的描述.withIdentity("testJob", "testGroup") //job 的name和group.build();//向任务传递数据JobDataMap jobDataMap = jb.getJobDataMap();jobDataMap.put("uname", "张三");//任务运行的时间，SimpleSchedle类型触发器有效long time = System.currentTimeMillis() + 3 * 1000L; //3秒后启动任务Date statTime = new Date(time);//4.创建Trigger//使用SimpleScheduleBuilder或者CronScheduleBuilderTrigger t = TriggerBuilder.newTrigger().withDescription("").withIdentity("ramTrigger", "ramTriggerGroup").startAt(statTime)  //默认当前时间启动//普通计时器//.withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(3).withRepeatCount(3))//间隔3秒，重复3次//表达式计时器.withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("0/3 * * * * ?")) //3秒执行一次.build();//5.注册任务和定时器scheduler.scheduleJob(jb, t);//6.启动 调度器scheduler.start();}
}

Quartz的分布式

关于分布式调度的二个核心问题：

Quartz 如何向每台服务器分配资源
Quartz怎么保证在一台挂机的情况下，保证任务不丢失

JobStore

Quartz将调度程序的所有的工作数据包括：Jobs，triggers,日历等信息，交由JobStore管理。JobStore的存储方式分为RAM和JDBC两种。群集模式下使用的JDBC。

下面是分析QuartzSchedulerThread源码解决Quartz 如何向每台服务器分配资源，中JobStore的主要作用函数

public interface JobStore {// 此方法主要是申请将要执行任务：//  1. 从triggers表中拉取状态为 WAITING 的 Trigger//  2. Trigger状态从WAITING改为 ACQUIRED，//  3. 如果2修改成功，则向 FIRED_TRIGGERS 表插入记录// 此方法有两种方式保证任务的分配//  1. 乐观锁，即任务从WAITING改为 ACQUIRED失败，则表示被别台机子分配，也可能ABA问题引起任务重复执行//  2. 悲观锁, 步骤1前，通过Lock表进行上锁List<OperableTrigger> acquireNextTriggers(long noLaterThan, int maxCount, long timeWindow);// 此方法主要作用在Trigger的触发：// 1. 将Trigger状态ACQUIRED， 将 FIRED_TRIGGERS状态改为 EXECUTING// 2. 计算trigger的NEXT_FIRE_TIME// 3. 如果  NEXT_FIRE_TIME 为空，trigger状态 变成 STATE_COMPLETE, 并不进行4步骤// 4. 如果不允许并发执行，将 trigger状态 变成 BLOCKED, 否则 置为wait (这里就是导致上面ABA问题的主要原因)List<TriggerFiredResult> triggersFired(List<OperableTrigger> triggers);// 通过shellJob结果监听器notifyJobStoreJobComplete进行回调//  1. 如果任务正常， 则将FIRED_TRIGGERS记录删除void triggeredJobComplete(OperableTrigger trigger, JobDetail jobDetail, Trigger.CompletedExecutionInstruction triggerInstCode);
}

下面是分析ClusterManager源码解决Quartz 保证任务不丢失

项目启动时，会这 SCHEDULER_STATE 表插入数据
之后维护和 SCHEDULER_STATE 的心跳
如果发布哪台服务器掉线，则重置任务继续执行 @see JobStoreSupport.clusterRecover

Quartz 架构

经上面分析，我们可以得出Quartz的大致结构图

主要参考

《quartz源码解析–转》
《记一次Quartz重复调度（任务重复执行）的问题排查》
《Quartz定时任务调度》

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