SpringBoot定时任务和异步操作

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一、定时任务

在做业务时总会有这样的场景：在特定时间去执行某些逻辑。这其实就是定时任务的应用场景，比如：需要每月一日给用户发上月数据总结等场景。

1.技术

实现定时任务的技术很多

Timer：JDK自带的java.util.Timer其实更类似于定时器，可实现延迟执行和按照一定频率执行，也可以指定某个时间执行，使用较少
ScheduledExecutorService：也是JDK自带的，是基于线程池设计的定时任务类，根据Executors创建时的线程数量去执行具体任务（多个线程数量就是每个人物分配一个线程）
Spring Task：即今天要介绍了主角，是Spring自带的，当然这里通过Springboot使用。
Quartz：开源的调度框架，功能更加强大

2.注解使用

1）@EnableScheduling

开启定时任务，可标注在启动类或者任何配置类上（能扫描到对象上都可以）

2）@Scheduled

配置具体的任务执行规则，可标注在能被扫描的类的方法上，属性有：

fixedRate：上一个任务开始时间和下一个任务开始时间的时间间隔（毫秒）
fixedDelay：上一个任务的结束时间和下一个任务的开始时间的时间间隔（毫秒）
initialDelay：第一次执行延迟执行的时间（毫秒）
cron：通过cron表达式来配置执行时机

3.cron表达式

定时任务的场景：延迟执行、一定频率执行、指定时间执行

这里的cron表达式即为了描述任务执行的时间规则。cron由6-7个元素组成，他们之间使用空格来分割，以此代表：

秒：0~59
分：0~59
时：0~23
日：1~31（具体月的最后一天也可能是30）
月：1~12
星期：1~7（注意1为周日）
年：1970~2099

除了上面的数字元素值还有下面几个特殊的元素值：

*：表示任意一个值都会触发，七个元素位置中都可以出现，如在分钟出现即表示每分钟都回去执行
？：和*类似，但只会出现在日和星期（这两个位置只能有一个是具有意义的描述，如：要么是每个月的3号要么是每个月的每个星期的周三），当其中一个配置了有意义的值，另一个写？
-：表示范围（至），七个元素位置中都可以出现，如分钟里出现1-7则表示1分钟到7分钟每分钟执行一次
/：表示从开始时间每隔多长时间执行一次，七个元素位置中都可以出现，如分钟里出现1/7则表示1分触发一次1+7=8分触发一次
,：表示枚举值，七个元素位置中都可以出现，如分钟里出现1,7则表示1分和7分各执行一次
L：表示最后，只会出现在日和星期位置，日表示最后一天，星期则会搭配数字如5L表示最后一个周四
W：表示有效工作日（周一到周五），只会出现在日期里，前面会搭配数字，如5W：如果5号是周六那么执行时间为周五即4号；如果5号是周日那么执行时间为下周一即6号；（即系统会推荐离今天最近的一个工作日，但注意不会进行跨越查找：如果是31W且31号是周日，那么会在29号执行）
LW：连用表示最后一个工作日，只会出现在日期里
“#”：（前后要加数字）表示第几个星期几，只会出现在星期里，如4#2 即表示第二个周三（前面表示周几，后面表示第几个）

了解了上面的表达式规则就可以写出满足条件的cron表达式了，建议多设计几个场景练习下

4.单线程和多线程执行

如果就按上面的配置写好任务A（fixedRate=2000）和任务B（fixedRate=3000）直接启动执行的话，会存在以下问题：

如果A1任务执行时间超过2s那么原定于A1任务开始时2s后执行的任务A2就不能按时执行
任务A和任务B要交替执行

上面的问题都不能让我们的任务按照各自规定的执行计划去执行，归根到底还是所有的任务都在一个线程里进行，所以做不到异步的并发执行，那这是就可以通过多线程来实现各个任务之间异步的并发执行

这里我们可以使用Spring的@Async注解来实现异步

二、异步

SpringBoot同样支持@Async来实现异步（增加了自动配置可直接使用）

1.注解

1）@EnableAsync

标注在启动类或配置类上，表是开启异步

2）@Async

可标注在类上（能被spring容器扫描到的类上）或方法上

标注在类上则这个类里的方法都被表示为异步

2.异步方法两种返回值

不需要返回值：void

需要返回值：

 @Async  
    public Future<String> doTaskOne() throws Exception {
        return new AsyncResult<>("任务一完成");  
    }

3.自动配置

使用@Async来实现异步，其底层还是使用了多线程来进行实现的，那么这个多线程或者线程池是在哪里设置或配置的呢？我们都直到SpringBoot加入了大量的自动配置，我们在spring-boot-autoconfigure包下面可以找到task包下的TaskExecutionAutoConfiguration类中：

@Lazy
@Bean(name = { APPLICATION_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME,
            AsyncAnnotationBeanPostProcessor.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME })
@ConditionalOnMissingBean(Executor.class)
//这个注解的意思：当在容器中没有发现Executor这个类则会加载这个bean，可以理解为此处为默认缺省对象
//返回的是一个spring为我们提供的线程池
    public ThreadPoolTaskExecutor applicationTaskExecutor(TaskExecutorBuilder builder) {
        return builder.build();
    }

找到TaskExecutorBuilder：

@Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public TaskExecutorBuilder taskExecutorBuilder() {
        TaskExecutionProperties.Pool pool = this.properties.getPool();
        TaskExecutorBuilder builder = new TaskExecutorBuilder();
        builder = builder.queueCapacity(pool.getQueueCapacity());
        builder = builder.corePoolSize(pool.getCoreSize());
        builder = builder.maxPoolSize(pool.getMaxSize());
        builder = builder.allowCoreThreadTimeOut(pool.isAllowCoreThreadTimeout());
        builder = builder.keepAlive(pool.getKeepAlive());
        builder = builder.threadNamePrefix(this.properties.getThreadNamePrefix());
        builder = builder.customizers(this.taskExecutorCustomizers.orderedStream()::iterator);
        builder = builder.taskDecorator(this.taskDecorator.getIfUnique());
        return builder;
    }

这里的properties是在TaskExecutionProperties加载进来的，默认的参数：

private int queueCapacity = Integer.MAX_VALUE;
private int coreSize = 8; 
private int maxSize = Integer.MAX_VALUE;
private boolean allowCoreThreadTimeout = true;

根据下面可知，也可以从yml/properties文件中自定义配置

@ConfigurationProperties("spring.task.execution")

除了上面的方法我们还可以定义自己的Bean来替换默认缺省Bean，根据@ConditionalOnMissingBean(Executor.class)可知，我们只需要在配置类里加上：

@Bean
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(核心线程数量);
        executor.setMaxPoolSize(最大线程数量);
        executor.setQueueCapacity(任务队列大小);
        executor.initialize();
        return executor;
    }

三、最后

根据上面的介绍，要实现异步的定时任务就可以展开，任务方法上面加上@Async来实现

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