Java任務(wù)調(diào)度的常見實現(xiàn)方法與比較詳解

更新時間：2017年08月16日 10:19:49 作者：fancylovejava

這篇文章主要介紹了Java任務(wù)調(diào)度的常見實現(xiàn)方法與比較,結(jié)合實例形式分析了Java任務(wù)調(diào)度的四種常見實現(xiàn)方法,使用區(qū)別及相關(guān)注意事項,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了Java任務(wù)調(diào)度的常見實現(xiàn)方法與比較。分享給大家供大家參考，具體如下：

簡介： 綜觀目前的 Web 應(yīng)用，多數(shù)應(yīng)用都具備任務(wù)調(diào)度的功能。本文由淺入深介紹了幾種任務(wù)調(diào)度的 Java 實現(xiàn)方法，包括 Timer，Scheduler, Quartz 以及 JCron Tab，并對其優(yōu)缺點進(jìn)行比較，目的在于給需要開發(fā)任務(wù)調(diào)度的程序員提供有價值的參考。

任務(wù)調(diào)度是指基于給定時間點，給定時間間隔或者給定執(zhí)行次數(shù)自動執(zhí)行任務(wù)。這里由淺入深介紹四種任務(wù)調(diào)度的 Java 實現(xiàn)：

Timer
ScheduledExecutor
開源工具包 Quartz
開源工具包 JCronTab

此外，為結(jié)合實現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度，本文還將介紹 Calendar 的一些使用方法。

Timer

相信大家都已經(jīng)非常熟悉 java.util.Timer 了，它是最簡單的一種實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的方法，下面給出一個具體的例子：

package com.ibm.scheduler;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class TimerTest extends TimerTask {
 private String jobName = "";
 public TimerTest(String jobName) {
 super();
 this.jobName = jobName;
 }
 @Override
 public void run() {
 System.out.println("execute " + jobName);
 }
 public static void main(String[] args) {
 Timer timer = new Timer();
 long delay1 = 1 * 1000;
 long period1 = 1000;
 // 從現(xiàn)在開始 1 秒鐘之后，每隔 1 秒鐘執(zhí)行一次 job1
 timer.schedule(new TimerTest("job1"), delay1, period1);
 long delay2 = 2 * 1000;
 long period2 = 2000;
 // 從現(xiàn)在開始 2 秒鐘之后，每隔 2 秒鐘執(zhí)行一次 job2
 timer.schedule(new TimerTest("job2"), delay2, period2);
 }
}

Output:

execute job1
execute job1
execute job2
execute job1
execute job1
execute job2

使用 Timer 實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的核心類是 Timer 和 TimerTask。其中 Timer 負(fù)責(zé)設(shè)定 TimerTask 的起始與間隔執(zhí)行時間。使用者只需要創(chuàng)建一個 TimerTask 的繼承類，實現(xiàn)自己的 run 方法，然后將其丟給 Timer 去執(zhí)行即可。

Timer 的設(shè)計核心是一個 TaskList 和一個 TaskThread。Timer 將接收到的任務(wù)丟到自己的 TaskList 中，TaskList 按照 Task 的最初執(zhí)行時間進(jìn)行排序。TimerThread 在創(chuàng)建 Timer 時會啟動成為一個守護(hù)線程。這個線程會輪詢所有任務(wù)，找到一個最近要執(zhí)行的任務(wù)，然后休眠，當(dāng)?shù)竭_(dá)最近要執(zhí)行任務(wù)的開始時間點，TimerThread 被喚醒并執(zhí)行該任務(wù)。之后 TimerThread 更新最近一個要執(zhí)行的任務(wù)，繼續(xù)休眠。

Timer 的優(yōu)點在于簡單易用，但由于所有任務(wù)都是由同一個線程來調(diào)度，因此所有任務(wù)都是串行執(zhí)行的，同一時間只能有一個任務(wù)在執(zhí)行，前一個任務(wù)的延遲或異常都將會影響到之后的任務(wù)。

ScheduledExecutor

鑒于 Timer 的上述缺陷，Java 5 推出了基于線程池設(shè)計的 ScheduledExecutor。其設(shè)計思想是，每一個被調(diào)度的任務(wù)都會由線程池中一個線程去執(zhí)行，因此任務(wù)是并發(fā)執(zhí)行的，相互之間不會受到干擾。需要注意的是，只有當(dāng)任務(wù)的執(zhí)行時間到來時，ScheduedExecutor 才會真正啟動一個線程，其余時間 ScheduledExecutor 都是在輪詢?nèi)蝿?wù)的狀態(tài)。

package com.ibm.scheduler;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ScheduledExecutorTest implements Runnable {
    private String jobName = "";
    public ScheduledExecutorTest(String jobName) {
        super();
        this.jobName = jobName;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("execute " + jobName);
    }
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        long initialDelay1 = 1;
        long period1 = 1;
    // 從現(xiàn)在開始1秒鐘之后，每隔1秒鐘執(zhí)行一次job1
        service.scheduleAtFixedRate(
            new ScheduledExecutorTest("job1"), initialDelay1,
                period1, TimeUnit.SECONDS);
        long initialDelay2 = 1;
        long delay2 = 1;
    // 從現(xiàn)在開始2秒鐘之后，每隔2秒鐘執(zhí)行一次job2
        service.scheduleWithFixedDelay(
            new ScheduledExecutorTest("job2"), initialDelay2,
                delay2, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

Output:

execute job2
execute job1
execute job2
execute job1
execute job2
execute job1

清單 2 展示了 ScheduledExecutorService 中兩種最常用的調(diào)度方法 ScheduleAtFixedRate 和 ScheduleWithFixedDelay。ScheduleAtFixedRate 每次執(zhí)行時間為上一次任務(wù)開始起向后推一個時間間隔，即每次執(zhí)行時間為 :initialDelay, initialDelay+period, initialDelay+2*period, …；ScheduleWithFixedDelay 每次執(zhí)行時間為上一次任務(wù)結(jié)束起向后推一個時間間隔，即每次執(zhí)行時間為：initialDelay, initialDelay+executeTime+delay, initialDelay+2*executeTime+2*delay。由此可見，ScheduleAtFixedRate 是基于固定時間間隔進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，ScheduleWithFixedDelay 取決于每次任務(wù)執(zhí)行的時間長短，是基于不固定時間間隔進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。

Timer 和 ScheduledExecutor 都僅能提供基于開始時間與重復(fù)間隔的任務(wù)調(diào)度，不能勝任更加復(fù)雜的調(diào)度需求。比如，設(shè)置每星期二的 16:38:10 執(zhí)行任務(wù)。該功能使用 Timer 和 ScheduledExecutor 都不能直接實現(xiàn)，但我們可以借助 Calendar 間接實現(xiàn)該功能。

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);
    }
    /**
     * 計算從當(dāng)前時間currentDate開始，滿足條件dayOfWeek, hourOfDay,
     * minuteOfHour, secondOfMinite的最近時間
     * @return
     */
    public Calendar getEarliestDate(Calendar currentDate, int dayOfWeek,
            int hourOfDay, int minuteOfHour, int secondOfMinite) {
        //計算當(dāng)前時間的WEEK_OF_YEAR,DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE,SECOND等各個字段值
        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);
        //如果輸入條件中的dayOfWeek小于當(dāng)前日期的dayOfWeek,則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
        boolean weekLater = false;
        if (dayOfWeek < currentDayOfWeek) {
            weekLater = true;
        } else if (dayOfWeek == currentDayOfWeek) {
            //當(dāng)輸入條件與當(dāng)前日期的dayOfWeek相等時，如果輸入條件中的
            //hourOfDay小于當(dāng)前日期的
            //currentHour，則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
            if (hourOfDay < currentHour) {
                weekLater = true;
            } else if (hourOfDay == currentHour) {
         //當(dāng)輸入條件與當(dāng)前日期的dayOfWeek, hourOfDay相等時，
         //如果輸入條件中的minuteOfHour小于當(dāng)前日期的
                //currentMinute，則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
                if (minuteOfHour < currentMinute) {
                    weekLater = true;
                } else if (minuteOfHour == currentSecond) {
           //當(dāng)輸入條件與當(dāng)前日期的dayOfWeek, hourOfDay，
           //minuteOfHour相等時，如果輸入條件中的
          //secondOfMinite小于當(dāng)前日期的currentSecond，
          //則WEEK_OF_YEAR需要推遲一周
                    if (secondOfMinite < currentSecond) {
                        weekLater = true;
                    }
                }
            }
        }
        if (weekLater) {
            //設(shè)置當(dāng)前日期中的WEEK_OF_YEAR為當(dāng)前周推遲一周
            currentDate.set(Calendar.WEEK_OF_YEAR, currentWeekOfYear + 1);
        }
        // 設(shè)置當(dāng)前日期中的DAY_OF_WEEK,HOUR_OF_DAY,MINUTE,SECOND為輸入條件中的值。
        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");
        //獲取當(dāng)前時間
        Calendar currentDate = Calendar.getInstance();
        long currentDateLong = currentDate.getTime().getTime();
        System.out.println("Current Date = " + currentDate.getTime().toString());
        //計算滿足條件的最近一次執(zhí)行時間
        Calendar earliestDate = test
                .getEarliestDate(currentDate, 3, 16, 38, 10);
        long earliestDateLong = earliestDate.getTime().getTime();
        System.out.println("Earliest Date = "
                + earliestDate.getTime().toString());
        //計算從當(dāng)前時間到最近一次執(zhí)行時間的時間間隔
        long delay = earliestDateLong - currentDateLong;
        //計算執(zhí)行周期為一星期
        long period = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000;
        ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10);
        //從現(xiàn)在開始delay毫秒之后，每隔一星期執(zhí)行一次job1
        service.scheduleAtFixedRate(test, delay, period,
                TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
}

Output:

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

清單 3 實現(xiàn)了每星期二 16:38:10 調(diào)度任務(wù)的功能。其核心在于根據(jù)當(dāng)前時間推算出最近一個星期二 16:38:10 的絕對時間，然后計算與當(dāng)前時間的時間差，作為調(diào)用 ScheduledExceutor 函數(shù)的參數(shù)。計算最近時間要用到 java.util.calendar 的功能。首先需要解釋 calendar 的一些設(shè)計思想。Calendar 有以下幾種唯一標(biāo)識一個日期的組合方式：

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

上述組合分別加上 HOUR_OF_DAY + MINUTE + SECOND 即為一個完整的時間標(biāo)識。本例采用了最后一種組合方式。輸入為 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 以及當(dāng)前日期 , 輸出為一個滿足 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 并且距離當(dāng)前日期最近的未來日期。計算的原則是從輸入的 DAY_OF_WEEK 開始比較，如果小于當(dāng)前日期的 DAY_OF_WEEK，則需要向 WEEK_OF_YEAR 進(jìn)一，即將當(dāng)前日期中的 WEEK_OF_YEAR 加一并覆蓋舊值；如果等于當(dāng)前的 DAY_OF_WEEK, 則繼續(xù)比較 HOUR_OF_DAY；如果大于當(dāng)前的 DAY_OF_WEEK，則直接調(diào)用 java.util.calenda 的 calendar.set(field, value) 函數(shù)將當(dāng)前日期的 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 賦值為輸入值，依次類推，直到比較至 SECOND。讀者可以根據(jù)輸入需求選擇不同的組合方式來計算最近執(zhí)行時間。

可以看出，用上述方法實現(xiàn)該任務(wù)調(diào)度比較麻煩，這就需要一個更加完善的任務(wù)調(diào)度框架來解決這些復(fù)雜的調(diào)度問題。幸運的是，開源工具包 Quartz 與 JCronTab 提供了這方面強大的支持。

Quartz 可以滿足更多更復(fù)雜的調(diào)度需求，首先讓我們看看如何用 Quartz 實現(xiàn)每星期二 16:38 的調(diào)度安排：

package com.ibm.scheduler;
import java.util.Date;
import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobDetail;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.quartz.Scheduler;
import org.quartz.SchedulerFactory;
import org.quartz.Trigger;
import org.quartz.helpers.TriggerUtils;
public class QuartzTest implements Job {
    @Override
    //該方法實現(xiàn)需要執(zhí)行的任務(wù)
    public void execute(JobExecutionContext arg0) throws JobExecutionException {
        System.out.println("Generating report - "
                + arg0.getJobDetail().getFullName() + ", type ="
                + arg0.getJobDetail().getJobDataMap().get("type"));
        System.out.println(new Date().toString());
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 創(chuàng)建一個Scheduler
            SchedulerFactory schedFact =
            new org.quartz.impl.StdSchedulerFactory();
            Scheduler sched = schedFact.getScheduler();
            sched.start();
            // 創(chuàng)建一個JobDetail，指明name，groupname，以及具體的Job類名，
            //該Job負(fù)責(zé)定義需要執(zhí)行任務(wù)
            JobDetail jobDetail = new JobDetail("myJob", "myJobGroup",
                    QuartzTest.class);
            jobDetail.getJobDataMap().put("type", "FULL");
      // 創(chuàng)建一個每周觸發(fā)的Trigger，指明星期幾幾點幾分執(zhí)行
            Trigger trigger = TriggerUtils.makeWeeklyTrigger(3, 16, 38);
            trigger.setGroup("myTriggerGroup");
            // 從當(dāng)前時間的下一秒開始執(zhí)行
            trigger.setStartTime(TriggerUtils.getEvenSecondDate(new Date()));
            // 指明trigger的name
            trigger.setName("myTrigger");
            // 用scheduler將JobDetail與Trigger關(guān)聯(lián)在一起，開始調(diào)度任務(wù)
            sched.scheduleJob(jobDetail, trigger);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Output:

Generating report - myJobGroup.myJob, type =FULL
Tue Feb 8 16:38:00 CST 2011
Generating report - myJobGroup.myJob, type =FULL
Tue Feb 15 16:38:00 CST 2011

清單 4 非常簡潔地實現(xiàn)了一個上述復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度。Quartz 設(shè)計的核心類包括 Scheduler, Job 以及 Trigger。其中，Job 負(fù)責(zé)定義需要執(zhí)行的任務(wù)，Trigger 負(fù)責(zé)設(shè)置調(diào)度策略，Scheduler 將二者組裝在一起，并觸發(fā)任務(wù)開始執(zhí)行。

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希望本文所述對大家java程序設(shè)計有所幫助。

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