[Java知识库]Quartz：老而弥坚的开源任务调度框架，用起来够丝滑

大家好，我是二哥呀。定时任务的应用场景其实蛮常见的，比如说：

• 数据备份
• 订单未支付则自动取消
• 定时爬取数据
• 定时推送信息
• 定时发布文章
• 等等（想不出来了，只能等等来凑，😆，反正只要等的都需要定时，怎么样，这波圆场可以吧）

编程喵🐱实战项目里需要做一个定时发布文章的功能，一开始我想用 Spring Task，于是研究了一番，发现 Spring Task 用起来确实简单，但对于复杂业务却也无能为力。

于是我就把注意力放到了 Quartz 上面，这是一款老而弥坚的开源任务调度框架。

记得我在 14 年开发大宗期货交易平台的时候就用到了它，每天凌晨定时需要统计一波交易数据，生成日报报表，当时配合 Cron 表达式用的。

可惜后来平台稳定了，新的政策出来了，直接把大宗期货交易灭了。于是我发财的机会也随着破灭了。想想都觉得可惜，哈哈哈。

时光荏苒，Quartz 发展到现在，已经可以和 Spring Boot 项目无缝衔接了，今天我们就来实战一把。

Timer

JDK 1.3 就开始支持的一种定时任务的实现方式。内部通过 TaskQueue 的类来存放定时任务，用起来比较简单，但缺陷比较多，比如说一个 Timer 就会起一个线程，任务多了性能就非常差，再比如说如果执行任务期间某个 TimerTask 耗时比较久，就会影响其他任务的调度。

@Slf4j
public class TimerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                        Thread.currentThread().getName());
            }
        };
        log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                Thread.currentThread().getName());
        Timer timer = new Timer("TimerDemo");
        timer.schedule(task,1000L);
    }
}

代码跑起来后的日志如下所示：

13:11:45.268 [main] DEBUG top.springtask.TimerDemo - 当前时间2022-04-27 13:11:45线程名称main
13:11:46.280 [TimerDemo] DEBUG top.springtask.TimerDemo - 当前时间2022-04-27 13:11:46线程名称TimerDemo

ScheduledThreadPoolExecutor

JDK 1.5 开始提供的的定时任务，它继承了 ThreadPoolExecutor，实现了 ScheduledExecutorService 接口，所以支持并发场景下的任务执行。同时，优化了 Timer 的缺陷。不过，由于使用了队列来实现定时器，就有出入队列、调整堆等操作，所以定时不是非常非常准确（吹毛求疵）。

@Slf4j
public class ScheduledThreadPoolExecutorDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                        Thread.currentThread().getName());
            }
        };

        log.debug("当前时间{}线程名称{}", DateTime.now(),
                Thread.currentThread().getName());
        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        executorService.scheduleAtFixedRate(task, 1000L,1000L, TimeUnit.MILLISECONDS);
        Thread.sleep(1000+1000*4);
        executorService.shutdown();
    }
}

输出结果如下所示：

14:43:41.740 [main] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:41线程名称main
14:43:42.752 [pool-1-thread-1] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:42线程名称pool-1-thread-1
14:43:43.748 [pool-1-thread-1] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:43线程名称pool-1-thread-1
14:43:44.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:44线程名称pool-1-thread-2
14:43:45.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:45线程名称pool-1-thread-2
14:43:46.749 [pool-1-thread-2] DEBUG top.springtask.ScheduledThreadPoolExecutorDemo - 当前时间2022-04-27 14:43:46线程名称pool-1-thread-2

Spring Task

Spring Task 是 Spring 提供的轻量级定时任务工具，也就意味着不需要再添加第三方依赖了，相比其他第三方类库更加方便易用。

好像关于 Spring Task，没有其他废话可说了，我们来直接上手。

第一步，新建配置类 SpringTaskConfig，并添加 @EnableScheduling注解开启 Spring Task。

@Configuration
@EnableScheduling
public class SpringTaskConfig {
}

当然了，也可以不新建这个配置类，直接在主类上添加 @EnableScheduling 注解。

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class CodingmoreSpringtaskApplication {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(CodingmoreSpringtaskApplication.class, args);
	}

}

第二步，新建定时任务类 CronTask，使用 @Scheduled 注解注册 Cron 表达式执行定时任务。

@Slf4j
@Component
public class CronTask {
    @Scheduled(cron = "0/1 * * ? * ?")
    public void cron() {
        log.info("定时执行，时间{}", DateUtil.now());
    }
}

启动服务器端，发现每隔一秒钟会打印一次日志，证明 Spring Task 的 cron 表达式形式已经起效了。

默认情况下，@Scheduled 创建的线程池大小为 1，如果想增加线程池大小的话，可以让 SpringTaskConfig 类实现 SchedulingConfigurer 接口，通过 setPoolSize 增加线程池大小。

@Configuration
@EnableScheduling
public class SpringTaskConfig implements SchedulingConfigurer {
    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
        ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();

        threadPoolTaskScheduler.setPoolSize(10);
        threadPoolTaskScheduler.setThreadNamePrefix("my-scheduled-task-pool-");
        threadPoolTaskScheduler.initialize();

        taskRegistrar.setTaskScheduler(threadPoolTaskScheduler);
    }
}

服务热部署完成后，会在控制台看到这样的信息：

可以确认自定义线程池大小已经生效了，有的任务用的是线程led-task-pool-3，有的是线程led-task-pool-7，跑时间长了，可以发现 led-task-pool-1 到 led-task-pool-10 的都有。

Spring Task 除了支持 Cron 表达式，还有 fixedRate（固定速率执行）、fixedDelay（固定延迟执行）、initialDelay（初始延迟）三种用法。

/**
 * fixedRate：固定速率执行。每5秒执行一次。
 */
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void reportCurrentTimeWithFixedRate() {
    log.info("Current Thread : {}", Thread.currentThread().getName());
    log.info("Fixed Rate Task : The time is now {}", DateUtil.now());
}

/**
 * fixedDelay：固定延迟执行。距离上一次调用成功后2秒才执。
 */
@Scheduled(fixedDelay = 2000)
public void reportCurrentTimeWithFixedDelay() {
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        log.info("Fixed Delay Task : The time is now {}",DateUtil.now());
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

/**
 * initialDelay:初始延迟。任务的第一次执行将延迟5秒，然后将以5秒的固定间隔执行。
 */
@Scheduled(initialDelay = 5000, fixedRate = 5000)
public void reportCurrentTimeWithInitialDelay() {
    log.info("Fixed Rate Task with Initial Delay : The time is now {}", DateUtil.now());
}

不过，fixedRate 有个坑，假如某个方法的定时器设定的固定速率是每5秒执行一次，这个方法现在要执行下面四个任务，四个任务的耗时是：6s、6s、 2s、 3s，任务会如何执行呢（单线程环境下）？

2022-04-27 15:25:52.400  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:25:52
2022-04-27 15:25:58.401  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:25:58
2022-04-27 15:26:00.407  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:26:00
2022-04-27 15:26:04.318  INFO 4343 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:26:04

第一个任务开始的相对时间是第 0 秒，但由于执行了 6 秒，所以原来应该是第 5 秒执行的任务，延迟到第 6 秒才开始执行，第三个任务延迟了 12 秒，原本应该是第 10 秒执行，第三个任务没有延迟，正常 15 秒后执行。

假如我们使用 @EnableAsync 注解开启多线程环境的话，结果会怎么样呢？

2022-04-27 15:33:01.385  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:01
2022-04-27 15:33:07.390  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:07
2022-04-27 15:33:09.391  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:09
2022-04-27 15:33:13.295  INFO 4421 --- [led-task-pool-1] c.codingmore.component.PublishPostTask   : Fixed Rate Task : The time is now 2022-04-27 15:33:13

关于 Cron 表达式

这里顺带普及一下 Cron 表达式，在定时任务中会经常会遇到。Cron 这个词来源于希腊语 chronos，原意也就是时间。

Cron 表达式是一个含有时间意义的字符串，以 5 个空格隔开，分成 6 个时间元素。举几个例子就一目了然了。

Cron 的语法格式可以总结为：

Seconds Minutes Hours DayofMonth Month DayofWeek

每个时间元素的取值范围，以及可出现的特殊字符如下所示。

特殊字符的含义和示例如下所示。

关于 Quartz

Quartz 是一款功能强大的开源的任务调度框架，在 GitHub 上已经累计有 5k+ 的 star 了。小到单机应用，大到分布式，都可以整合 Quartz。

在使用 Quartz 之前，让我们先来搞清楚 4 个核心概念：

• Job：任务，要执行的具体内容。
• JobDetail：任务详情，Job 是它要执行的内容，同时包含了这个任务调度的策略和方案。
• Trigger：触发器，可以通过 Cron 表达式来指定任务执行的时间。
• Scheduler：调度器，可以注册多个 JobDetail 和 Trigger，用来调度、暂停和删除任务。

整合 Quartz

Quartz 存储任务的方式有两种，一种是使用内存，另外一种是使用数据库。内存在程序重启后就丢失了，所以我们这次使用数据库的方式来进行任务的持久化。

第一步，在 pom.xml 文件中添加 Quartz 的 starter。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId>
    <version>2.6.7</version>
</dependency>

第二步，在 application.yml 添加 Quartz 相关配置，配置说明直接看注释。

spring:
  quartz:
    job-store-type: jdbc # 默认为内存 memory 的方式，这里我们使用数据库的形式
    wait-for-jobs-to-complete-on-shutdown: true # 关闭时等待任务完成
    overwrite-existing-jobs: true # 可以覆盖已有的任务
    jdbc:
      initialize-schema: never # 是否自动使用 SQL 初始化 Quartz 表结构
    properties: # quartz原生配置
      org:
        quartz:
          scheduler:
            instanceName: scheduler # 调度器实例名称
            instanceId: AUTO # 调度器实例ID自动生成
          # JobStore 相关配置
          jobStore:
            class: org.quartz.impl.jdbcjobstore.JobStoreTX # JobStore 实现类
            driverDelegateClass: org.quartz.impl.jdbcjobstore.StdJDBCDelegate # 使用完全兼容JDBC的驱动
            tablePrefix: QRTZ_ # Quartz 表前缀
            useProperties: false # 是否将JobDataMap中的属性转为字符串存储
          # 线程池相关配置
          threadPool:
            threadCount: 25 # 线程池大小。默认为 10 。
            threadPriority: 5 # 线程优先级
            class: org.quartz.simpl.SimpleThreadPool # 指定线程池实现类，对调度器提供固定大小的线程池

Quartz 默认使用的是内存的方式来存储任务，为了持久化，我们这里改为 JDBC 的形式，并且指定 spring.quartz.jdbc.initialize-schema=never，这样我们可以手动创建数据表。因为该值的另外两个选项ALWAYS和EMBEDDED都不太符合我们的要求：

• ALWAYS：每次都初始化
• EMBEDDED：只初始化嵌入式数据库，比如说 H2、HSQL

那手动创建数据表的 SQL 语句去哪里找呢？

GitHub 地址：https://github.com/quartz-scheduler/quartz/tree/master/quartz-core/src/main/resources/org/quartz/impl/jdbcjobstore

为了方便小伙伴们下载，我把它放在了本教程的源码里面了：

如果使用 Intellij IDEA 旗舰版的话，首次打开 SQL 文件的时候会提示你指定数据源。在上图中，我配置了本地的 MySQL 数据库，导入成功后可以在数据库中查看到以下数据表：

Quartz数据库核心表如下：

剩下的就是对 Quartz 的 scheduler、jobStore 和 threadPool 配置。

第三步，创建任务调度的接口 IScheduleService，定义三个方法，分别是通过 Cron 表达式来调度任务、指定时间来调度任务，以及取消任务。

public interface IScheduleService {
    /**
     * 通过 Cron 表达式来调度任务
     */
    String scheduleJob(Class<? extends Job> jobBeanClass, String cron, String data);

    /**
     * 指定时间来调度任务
     */
    String scheduleFixTimeJob(Class<? extends Job> jobBeanClass, Date startTime, String data);

    /**
     * 取消定时任务
     */
    Boolean cancelScheduleJob(String jobName);
}

第四步，创建任务调度业务实现类 ScheduleServiceImpl，通过Scheduler、CronTrigger、JobDetail的API来实现对应的方法。

@Slf4j
@Service
public class ScheduleServiceImpl implements IScheduleService {
    private String defaultGroup = "default_group";

    @Autowired
    private Scheduler scheduler;
    @Override
    public String scheduleJob(Class<? extends Job> jobBeanClass, String cron, String data) {
        String jobName = UUID.fastUUID().toString();
        JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(jobBeanClass)
                .withIdentity(jobName, defaultGroup)
                .usingJobData("data", data)
                .build();
        //创建触发器，指定任务执行时间
        CronTrigger cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity(jobName, defaultGroup)
                .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule(cron))
                .build();
        // 调度器进行任务调度
        try {
            scheduler.scheduleJob(jobDetail, cronTrigger);
        } catch (SchedulerException e) {
            log.error("任务调度执行失败{}", e.getMessage());
        }
        return jobName;
    }

    @Override
    public String scheduleFixTimeJob(Class<? extends Job> jobBeanClass, Date startTime, String data) {
        //日期转CRON表达式
        String startCron = String.format("%d %d %d %d %d ? %d",
                DateUtil.second(startTime),
                DateUtil.minute(startTime),
                DateUtil.hour(startTime, true),
                DateUtil.dayOfMonth(startTime),
                DateUtil.month(startTime) + 1,
                DateUtil.year(startTime));
        return scheduleJob(jobBeanClass, startCron, data);
    }

    @Override
    public Boolean cancelScheduleJob(String jobName) {
        boolean success = false;
        try {
            // 暂停触发器
            scheduler.pauseTrigger(new TriggerKey(jobName, defaultGroup));
            // 移除触发器中的任务
            scheduler.unscheduleJob(new TriggerKey(jobName, defaultGroup));
            // 删除任务
            scheduler.deleteJob(new JobKey(jobName, defaultGroup));
            success = true;
        } catch (SchedulerException e) {
            log.error("任务取消失败{}", e.getMessage());
        }
        return success;
    }
}

第五步，定义好要执行的任务，继承 QuartzJobBean 类，实现
executeInternal 方法，这里只定义一个定时发布文章的任务。

@Slf4j
@Component
public class PublishPostJob extends QuartzJobBean {
    @Autowired
    private IScheduleService scheduleService;
    @Autowired
    private IPostsService postsService;

    @Override
    protected void executeInternal(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {
        Trigger trigger = jobExecutionContext.getTrigger();
        JobDetail jobDetail = jobExecutionContext.getJobDetail();
        JobDataMap jobDataMap = jobDetail.getJobDataMap();
        Long data = jobDataMap.getLong("data");
        log.debug("定时发布文章操作：{}",data);

        // 获取文章的 ID后获取文章，更新文章为发布的状态，还有发布的时间
        boolean success = postsService.updatePostByScheduler(data);

        //完成后删除触发器和任务
        if (success) {
            log.debug("定时任务执行成功，开始清除定时任务");
            scheduleService.cancelScheduleJob(trigger.getKey().getName());
        }
    }
}

第六步，发布文章的接口里 PostsServiceImpl 添加定时发布的任务调度方法。

@Service
public class PostsServiceImpl extends ServiceImpl<PostsMapper, Posts> implements IPostsService {

    private void handleScheduledAfter(Posts posts) {
        // 文章已经保存为草稿了，并且拿到了文章 ID
        // 调用定时任务
        String jobName = scheduleService.scheduleFixTimeJob(PublishPostJob.class, posts.getPostDate(), posts.getPostsId().toString());
        LOGGER.debug("定时任务{}开始执行", jobName);
    }

}

好，我们现在启动服务，通过Swagger 来测试一下，注意设置文章的定时发布时间。

查看 Quartz 的数据表 qrtz_cron_triggers，发现任务已经添加进来了。

qrtz_job_details 表里也可以查看具体的任务详情。

文章定时发布的时间到了之后，在日志里也可以看到 Quartz 的执行日志。

再次查看 Quartz 数据表 qrtz_cron_triggers 和 qrtz_job_details 的时候，也会发现定时任务已经清除了。

整体上来说，Spring Boot 整合 Quartz还是非常丝滑的，配置少，步骤清晰，比 Spring Task 更强大，既能针对内存也能持久化，所以大家在遇到定时任务的时候完全可以尝试一把。

完整的功能在编程喵实战项目中已经实现了，可以把编程喵导入到本地尝试一下。

业务梳理

简单来梳理一下编程喵定时发布文章的业务。

1）用户在发布文章的时候可以选择定时发布，如果选择定时发布，那么就要设置定时发布的时间，暂时规定至少十分钟以后可以定时。

2）当管理端用户选择了定时发布，那么在保存文章的时候，文章状态要先设置为草稿状态，对前端用户是不可见的状态。

3）保存文章的时候通知 Quartz，我有一个任务，你需要在某个规定的时间去执行。

scheduleService.scheduleFixTimeJob(PublishPostJob.class, posts.getPostDate(), posts.getPostsId().toString());

4）Quartz 收到这个通知后，就会在数据库中写入任务，具体的任务是到指定时间把文章从草稿的状态转为发布状态，这时候，前端用户就可以看得见文章了。

// 获取文章的 ID后获取文章，更新文章为发布的状态，还有发布的时间
boolean success = postsService.updatePostByScheduler(data);

同时，将任务清除。

// 暂停触发器
scheduler.pauseTrigger(new TriggerKey(jobName, defaultGroup));
// 移除触发器中的任务
scheduler.unscheduleJob(new TriggerKey(jobName, defaultGroup));
// 删除任务
scheduler.deleteJob(new JobKey(jobName, defaultGroup));

整个过程就完成了。Quartz 是如何实现定时发布文章的呢？其实也是通过 Cron 表达式。

CronTrigger cronTrigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity(jobName, defaultGroup)
                .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule(cron))
                .build();

也就是当我们传入一个指定时间后，通过计算，计算出 Cron 表达式。

String startCron = String.format("%d %d %d %d %d ? %d",
                DateUtil.second(startTime),
                DateUtil.minute(startTime),
                DateUtil.hour(startTime, true),
                DateUtil.dayOfMonth(startTime),
                DateUtil.month(startTime) + 1,
                DateUtil.year(startTime));

在 Quartz 中，有两类线程：Scheduler调度线程和任务执行线程。

• 任务执行线程：Quartz不会在主线程(QuartzSchedulerThread)中处理用户的Job。Quartz把线程管理的职责委托给ThreadPool，一般的设置使用SimpleThreadPool。SimpleThreadPool创建了一定数量的WorkerThread实例来使得Job能够在线程中进行处理。WorkerThread是定义在SimpleThreadPool类中的内部类，它实质上就是一个线程。
• QuartzSchedulerThread调度主线程：QuartzScheduler被创建时创建一个QuartzSchedulerThread实例。

源码路径

• 编程喵：https://github.com/itwanger/coding-more
• codingmore-springtask：https://github.com/itwanger/codingmore-learning
• codingmore-quartz：https://github.com/itwanger/codingmore-learning

本文已收录到 GitHub 上星标 2.4k+ 的开源专栏《Java 程序员进阶之路》，据说每一个优秀的 Java 程序员都喜欢她，风趣幽默、通俗易懂。内容包括 Java 基础、Java 并发编程、Java 虚拟机、Java 企业级开发、Java 面试等核心知识点。学 Java，就认准 Java 程序员进阶之路😄。

https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer

star 了这个仓库就等于你拥有了成为了一名优秀 Java 工程师的潜力。该开源仓库最近又上 GitHub trending 榜单了，看来是大家都非常认可呀！

没有什么使我停留——除了目的，纵然岸旁有玫瑰、有绿荫、有宁静的港湾，我是不系之舟。