Quartz-java定时任务

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描述

强大的调度功能，例如支持丰富多样的调度方法，可以满足各种常规及特殊需求；

灵活的应用方式，例如支持任务和调度的多种组合方式，支持调度数据的多种存储方式；

分布式和集群能力，Terracotta 收购后在原来功能基础上作了进一步提升。

说明：

scheduler：

任务调度器

trigger：

触发器，用于定义任务调度时间规则

job：

任务，即被调度的任务

misfire：

错过的，指本来应该被执行但实际没有被执行的任务调度。

强大的调度功能，例如支持丰富多样的调度方法，可以满足各种常规及特殊需求； 灵活的应用方式，例如支持任务和调度的多种组合方式，支持调度数据的多种存储方式； 分布式和集群能力，Terracotta 收购后在原来功能基础上作了进一步提升。另外，作为 Spring 默认的调度框架，Quartz 很容易与 Spring 集成实现灵活可配置的调度功能。

quartz元素介绍

Quartz 任务调度的核心元素是 scheduler, trigger 和 job，其中 trigger 和 job 是任务调度的元数据， scheduler 是实际执行调度的控制器。

trigger

在 Quartz 中，trigger 是用于定义调度时间的元素，即按照什么时间规则去执行任务。Quartz 主要提供了四种类型的 trigger：SimpleTrigger，CronTirgger，DateIntervalTrigger，和 NthIncludedDayTrigger。这四种类型 trigger 可以满足企业应用中的绝大部分需求。我们将在企业应用一节中进一步讨论四种类型 trigger 的功能。

job

在 Quartz 中，job 用于表示被调度的任务。主要有两种类型的 job：无状态的（stateless）和有状态的（stateful）。对于同一个 trigger 来说，有状态的 job 不能被并行执行，只有上一次触发的任务被执行完之后，才能触发下一次执行。Job 主要有两种属性：volatility 和 durability，其中 volatility 表示任务是否被持久化到数据库存储，而 durability 表示在没有 trigger 关联的时候任务是否被保留。两者都是在值为 true 的时候任务被持久化或保留。一个 job 可以被多个 trigger 关联，但是一个 trigger 只能关联一个 job。

scheduler

在 Quartz 中， scheduler 由 scheduler 工厂创建：DirectSchedulerFactory 或者 StdSchedulerFactory。

第二种工厂 StdSchedulerFactory 使用较多，因为 DirectSchedulerFactory 使用起来不够方便，需要作许多详细的手工编码设置。

Scheduler 主要有三种：RemoteMBeanScheduler， RemoteScheduler 和 StdScheduler。本文以最常用的 StdScheduler 为例讲解。这也是笔者在项目中所使用的 scheduler 类。

Quartz 核心元素之间的关系如下图所示：

Quartz 核心元素之间的关系

在 Quartz 中，有两类线程，Scheduler 调度线程和任务执行线程，其中任务执行线程通常使用一个线程池维护一组线程。

图 2. Quartz 线程视图

Quartz 线程

Scheduler 调度线程主要有两个： 执行常规调度的线程，和 执行 misfired trigger 的线程。

常规调度线程轮询存储的所有 trigger，如果有需要触发的 trigger，即到达了下一次触发的时间，则从任务执行线程池获取一个空闲线程，执行与该 trigger 关联的任务。Misfire 线程是扫描所有的 trigger，查看是否有 misfired trigger，如果有的话根据 misfire 的策略分别处理。

数据存储

Quartz 中的 trigger 和 job 需要存储下来才能被使用。Quartz 中有两种存储方式：RAMJobStore, JobStoreSupport，其中 RAMJobStore 是将 trigger 和 job 存储在内存中，而 JobStoreSupport 是基于 jdbc 将 trigger 和 job 存储到数据库中。RAMJobStore 的存取速度非常快，但是由于其在系统被停止后所有的数据都会丢失，所以在通常应用中，都是使用 JobStoreSupport。

在 Quartz 中，JobStoreSupport 使用一个驱动代理来操作 trigger 和 job 的数据存储：StdJDBCDelegate。StdJDBCDelegate 实现了大部分基于标准 JDBC 的功能接口，但是对于各种数据库来说，需要根据其具体实现的特点做某些特殊处理，因此各种数据库需要扩展 StdJDBCDelegate 以实现这些特殊处理。Quartz 已经自带了一些数据库的扩展实现，可以直接使用，如下图所示：

StdJDBCDelegate

图 4. Quartz 数据库驱动代理

作为嵌入式数据库的代表，Derby 近来非常流行。如果使用 Derby 数据库，可以使用上图中的 CloudscapeDelegate 作为 trigger 和 job 数据存储的代理类。

企业级开发中的常见应用 在应用 Quartz 进行企业级的开发时，有一些问题会经常遇到。本节笔者根据自己在项目开发中的经验，介绍企业开发中常见的一些问题以及通常的解决办法。

不同类型的 Trigger

前面我们提到 Quartz 中四种类型的 Trigger：SimpleTrigger，CronTirgger，DateIntervalTrigger， 和 NthIncludedDayTrigger。

SimpleTrigger

一般用于实现每隔一定时间执行任务，以及重复多少次，如每 2 小时执行一次，重复执行 5 次。SimpleTrigger 内部实现机制是通过计算间隔时间来计算下次的执行时间，这就导致其不适合调度定时的任务。例如我们想每天的 1：00AM 执行任务，如果使用 SimpleTrigger 的话间隔时间就是一天。注意这里就会有一个问题，即当有 misfired 的任务并且恢复执行时，该执行时间是随机的（取决于何时执行 misfired 的任务，例如某天的 3：00PM）。这会导致之后每天的执行时间都会变成 3：00PM，而不是我们原来期望的 1：00AM。

CronTirgger

类似于 LINUX 上的任务调度命令 crontab，即利用一个包含 7 个字段的表达式来表示时间调度方式。例如，”0 15 10 * * ? *” 表示每天的 10：15AM 执行任务。对于涉及到星期和月份的调度，CronTirgger 是最适合的，甚至在某些情况下是唯一选择。例如，”0 10 14 ? 3 WED” 表示三月份的每个星期三的下午 14：10PM 执行任务。

cron表达式语法: [秒] [分] [小时] [日] [月] [周] [年]

DateIntervalTrigger

是 Quartz 1.7 之后的版本加入的，其最适合调度类似每 N（1, 2, 3…）小时，每 N 天，每 N 周等的任务。虽然 SimpleTrigger 也能实现类似的任务，但是 DateIntervalTrigger 不会受到我们上面说到的 misfired 任务的影响。另外，DateIntervalTrigger 也不会受到 DST（Daylight Saving Time， 即中国的夏令时）调整的影响。笔者就曾经因为该原因将项目中的 SimpleTrigger 改为了 DateIntervalTrigger，因为如果使用 SimpleTrigger，本来设定的调度时间就会由于 DST 的调整而提前或延迟一个小时，而 DateIntervalTrigger 不会受此影响。

NthIncludedDayTrigger

用途比较简单明确，即用于每隔一个周期的第几天调度任务，例如，每个月的第 3 天执行指定的任务。

除了上面提到的 4 种 Trigger，Quartz 中还定义了一个 Calendar 类（注意，是 org.quartz.Calendar）。这个 Calendar 与 Trigger 一起使用，但是它们的作用相反，它是用于排除任务不被执行的情况。例如，按照 Trigger 的规则在 10 月 1 号需要执行任务，但是 Calendar 指定了 10 月 1 号是节日（国庆），所以任务在这一天将不会被执行。通常来说，Calendar 用于排除节假日的任务调度，从而使任务只在工作日执行。

使用有状态（StatefulJob）还是无状态的任务（Job）

在 Quartz 中，Job 是一个接口，企业应用需要实现这个接口以定义自己的任务。基本来说，任务分为有状态和无状态两种。实现 Job 接口的任务缺省为无状态的。Quartz 中还有另外一个接口 StatefulJob。实现 StatefulJob 接口的任务为有状态的，下图列出了 Quartz 中 Job 接口的定义以及一些自带的实现类：

图 14. Quartz 中 Job 接口定义

无状态任务一般指可以并发的任务，即任务之间是独立的，不会互相干扰。例如我们定义一个 trigger，每 2 分钟执行一次，但是某些情况下一个任务可能需要 3 分钟才能执行完，这样，在上一个任务还处在执行状态时，下一次触发时间已经到了。对于无状态任务，只要触发时间到了就会被执行，因为几个相同任务可以并发执行。但是对有状态任务来说，是不能并发执行的，同一时间只能有一个任务在执行。

在项目中，某些任务需要对数据库中的数据进行增删改处理。这些任务不能并发执行，否则会造成数据混乱。因此我们使用 StatefulJob 接口。现在回到上面的例子，任务每 2 分钟执行一次，若某次任务执行了 5 分钟才完成，Quartz 会怎么处理呢？按照 trigger 的规则，第 2 分钟和第 4 分钟分别会有一次预定的触发执行，但是由于是有状态任务，因此实际不会被触发。在第 5 分钟第一次任务执行完毕时，Quartz 会把第 2 和第 4 分钟的两次触发作为 misfired job 进行处理。对于 misfired job，Quartz 会查看其 misfire 策略是如何设定的，如果是立刻执行，则会马上启动一次执行，如果是等待下次执行，则会忽略错过的任务，而等待下次（即第 6 分钟）触发执行。

读者可以项目中体会两种任务的区别以及 Quartz 的处理方法，根据具体情况选择不同类型的任务。

设置 Quartz 的线程池和并发任务

Quartz 中自带了一个线程池的实现：SimpleThreadPool。类如其名，这只是线程池的一个简单实现，没有提供动态自发调整等高级特性。Quartz 提供了一个配置参数：org.quartz.threadPool.threadCount，可以在初始化时设定线程池的线程数量，但是一次设定后不能再修改。假定这个数目是 10，则在并发任务达到 10 个以后，再有触发的任务就无法被执行了，只能等待有空闲线程的时候才能得到执行。因此有些 trigger 就可能被 misfire。但是必须指出一点，这个初始线程数并不是越大越好。当并发线程太多时，系统整体性能反而会下降，因为系统把很多时间花在了线程调度上。根据一般经验，这个值在 10 — 50 比较合适。

对于一些注重性能的线程池来说，会根据实际线程使用情况进行动态调整，例如初始线程数，最大线程数，空闲线程数等。读者在应用中，如果有更好的线程池，则可以在配置文件中通过下面参数替换 SimpleThreadPool：org.quartz.threadPool.class = myapp.GreatThreadPool。

如何处理 Misfired 任务

在 Quartz 应用中，misfired job 是经常遇到的情况。一般来说，下面这些原因可能造成 misfired job：

1）系统因为某些原因被重启。在系统关闭到重新启动之间的一段时间里，可能有些任务会

被 misfire；

2）Trigger 被暂停（suspend）的一段时间里，有些任务可能会被 misfire；

3）线程池中所有线程都被占用，导致任务无法被触发执行，造成 misfire；

4）有状态任务在下次触发时间到达时，上次执行还没有结束；

为了处理 misfired job，Quartz 中 trigger 定义了处理策略，主要有下面两种：

MISFIRE_INSTRUCTION_FIRE_ONCE_NOW：针对 misfired job 马上执行一次；

MISFIRE_INSTRUCTION_DO_NOTHING：忽略 misfired job，等待下次触发；

建议读者在应用开发中，将该设置作为可配置选项，使得用户可以在使用过程中，针对已经添加的 tirgger 动态配置该选项。

如何保留已经结束的 Trigger

在 Quartz 中，一个 tirgger 在最后一次触发完成之后，会被自动删除。Quartz 默认不会保留已经结束的 trigger。

（1）核心类 QuartzSchedulerThread：负责执行向QuartzScheduler注册的触发Trigger的工作的线程。 ThreadPool：Scheduler使用一个线程池作为任务运行的基础设施，任务通过共享线程池中的线程提供运行效率。 QuartzSchedulerResources：包含创建QuartzScheduler实例所需的所有资源（JobStore，ThreadPool等）。 SchedulerFactory ：提供用于获取调度程序实例的客户端可用句柄的机制。 JobStore： 通过类实现的接口，这些类要为org.quartz.core.QuartzScheduler的使用提供一个org.quartz.Job和org.quartz.Trigger存储机制。作业和触发器的存储应该以其名称和组的组合为唯一性。 QuartzScheduler ：这是Quartz的核心，它是org.quartz.Scheduler接口的间接实现，包含调度org.quartz.Jobs，注册org.quartz.JobListener实例等的方法。 Scheduler ：这是Quartz Scheduler的主要接口，代表一个独立运行容器。调度程序维护JobDetails和触发器的注册表。 一旦注册，调度程序负责执行作业，当他们的相关联的触发器触发（当他们的预定时间到达时）。 Trigger ：具有所有触发器通用属性的基本接口，描述了job执行的时间触发规则。 – 使用TriggerBuilder实例化实际触发器。 JobDetail ：传递给定作业实例的详细信息属性。 JobDetails将使用JobBuilder创建/定义。 Job：要由表示要执行的“作业”的类实现的接口。只有一个方法 void execute(jobExecutionContext context) (jobExecutionContext 提供调度上下文各种信息，运行时数据保存在jobDataMap中) Job有个子接口StatefulJob ,代表有状态任务。有状态任务不可并发，前次任务没有执行完，后面任务处于阻塞等待。

其他知识点

quartz 实际并不关心你是在相同的还是不同的机器上运行节点。 当集群是放置在不同的机器上时，通常称之为水平集群。节点是跑在同一台机器是，称之为垂直集群。

配置属性介绍

org.quartz.scheduler.instanceName: 属性可为任何值，用在 JDBC JobStore 中来唯一标识实例，但是所有集群节点中必须相同。

org.quartz.scheduler.instanceId: 属性为 AUTO即可，基于主机名和时间戳来产生实例 ID。

org.quartz.jobStore.class: 属性为 JobStoreTX，将任务持久化到数据中。因为集群中节点依赖于数据库来传播 Scheduler 实例的状态，你只能在使用 JDBC JobStore 的应用 Quartz 集群。 这意味着你必须使用 JobStoreTX 或是 JobStoreCMT 作为 Job 存储；你不能在集群中使用 RAMJobStore。

org.quartz.jobStore.isClustered: 属性为 true， Scheduler 实例要它参与到一个集群当中。 这一属性会贯穿于调度框架的始终，用于修改集群环境中操作的默认行为。

org.quartz.jobStore.clusterCheckinInterval: 属性定义了Scheduler 实例检入到数据库中的频率(单位：毫秒)。 Scheduler 检查是否其他的实例到了它们应当检入的时候未检入；这能指出一个失败的 Scheduler 实例，且当前 Scheduler 会以此来接管任何执行失败并可恢复的 Job。 通过检入操作，Scheduler 也会更新自身的状态记录。clusterChedkinInterval 越小，Scheduler 节点检查失败的 Scheduler 实例就越频繁。默认值是 15000 (即15 秒)。