基于Spring中的线程池和定时任务功能解析

Z时代
2024-01-10
分类：IT

1.功能介绍

Spring框架提供了线程池和定时任务执行的抽象接口：TaskExecutor和TaskScheduler来支持异步执行任务和定时执行任务功能。同时使用框架自己定义的抽象接口来屏蔽掉底层JDK版本间以及Java EE中的线程池和定时任务处理的差异。

另外Spring还支持集成JDK内部的定时器Timer和Quartz Scheduler框架。

2.线程池的抽象：TaskExecutor

TaskExecutor涉及到的相关类图如下：

TaskExecutor接口源代码如下所示：


public interface TaskExecutor extends Executor {
 /**
  * Execute the given {@code task}.
  * <p>The call might return immediately if the implementation uses
  * an asynchronous execution strategy, or might block in the case
  * of synchronous execution.
  * @param task the {@code Runnable} to execute (never {@code null})
  * @throws TaskRejectedException if the given task was not accepted
  */
 @Override
 void execute(Runnable task);
}

此接口和Executor几乎完全一样，只定义了一个接收Runnable参数的方法，据Spring官方介绍此接口最初是为了在其他组建中使用线程时，将JKD抽离出来而设计的。在Spring的一些其他组件中比如ApplicationEventMulticaster，Quartz都是使用TaskExecutor来作为线程池的抽象的。

3.Spring提供的TaskExecutor的实现类

org.springframework.core.task.SimpleAsyncTaskExecutor

此实现支持任务的异步执行，但是此实现没有线程的复用，每次执行一个提交的任务时候都会新建一个线程，任务执行完成后会将线程关闭，最大并发数默认是没有限制的，但是可以通过调用下面的方法来设置最大并发数。一般使用线程池来代替此实现，特别是执行一些生命周期很短的任务的时候。


public void setConcurrencyLimit(int concurrencyLimit) {
  this.concurrencyThrottle.setConcurrencyLimit(concurrencyLimit);
 }

Spring还提供了同步任务执行的实现类：

org.springframework.core.task.SyncTaskExecutor

此类中只有一个方法，代码如下：


@Override
 public void execute(Runnable task) {
  Assert.notNull(task, "Runnable must not be null");
  task.run();
 }

此方法中直接调用传入的Runable对象的run方法，因此在执行此方法的时候不会另外开启新的线程，只是普通的方法调用，同步执行提交的Runable对象。

Spring有两个线程池的实现类，分别为：SimpleThreadPoolTaskExecutor和ThreadPoolTaskExecutor，其中当我们有Quarts和非Quarts共享同一个线程池的需求的时候使用SimpleThreadPoolTaskExecutor，除了这种情况，我们一般是使用

ThreadPoolTaskExecutor，此实现可以通过属性注入来配置线程池的相关配置。 ThreadPoolTaskExecutor中属性注入的源码如下：此配置可以在运行期修改，代码中修改过程使用了同步控制。


/**
 * Set the ThreadPoolExecutor's core pool size.
 * Default is 1.
 * <p><b>This setting can be modified at runtime, for example through JMX.</b>
 */
public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
 synchronized (this.poolSizeMonitor) {
  this.corePoolSize = corePoolSize;
  if (this.threadPoolExecutor != null) {
   this.threadPoolExecutor.setCorePoolSize(corePoolSize);
  }
 }
}

4.TaskExecutor使用Demo

首先定义一个任务如下所示：


public class DataSimulation implements Runnable{
 private HourAverageValueDao hourAverageValueDao;
 @Override
 public void run() {
  Random random = new Random();
  AverageValue averageValue = new AverageValue();
  averageValue.setAverageVaule(random.nextInt(100));
  averageValue.setCreatedTime(new Date());
  hourAverageValueDao.insert(averageValue);
 }
}

此任务中产生一个随机数，并封装成一个类对象，并将此数据插入到数据库中。

然后需要定一个类，使用TaskExecutor，代码如下：


public class DataFacotory {
 private TaskExecutor executor;
 public TaskExecutor getExecutor() {
  return executor;
 }
 public void setExecutor(TaskExecutor executor) {
  this.executor = executor;
 }
 public void dataFactory(){
  for (int i =0; i < 10; i++){
   executor.execute(new DataSimulation());
  }
 }
}

此类中定义了TaskExecutor的属性，并定一个方法，此方法中提交10个任务到TaskExecutor，下面只需配置Spring文件，注入TaskExecutor就可以实现线程池的使用。配置文件如下所示：


<bean id = "taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
  <property name="corePoolSize" value = "5"></property>
  <property name = "maxPoolSize" value="10"></property>
  <property name="queueCapacity" value="25"></property>
 </bean>

完成配置后即可使用此线程池。Spring提供的线程池可以通过配置文件配置线程池的配置，相比JDk自带的线程池是一个很大的优势。

5.为什么使用线程池

1.通过使用线程池来实现线程的复用，减少线程创建和销毁的开销

2.将执行线程的任务交给线程池来操作，一定意义上实现了解耦

3.使用线程池可以控制任务的最大并发数目，这个在防止内存溢出以及并发优化方面有很重要的作用。

6.定时任务抽象类：TaskScheduler

TaskScheduler接口源代码如下：


public interface TaskScheduler {
 //通过触发器来决定task是否执行
ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);
//在starttime的时候执行一次
ScheduledFuture schedule(Runnable task, Date startTime);
从starttime开始每个period时间段执行一次task
ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Date startTime, long period);
每隔period执行一次
ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, long period);
从startTime开始每隔delay长时间执行一次
ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Date startTime, long delay);
每隔delay时间执行一次
ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, long delay);
}

指定开始时间的接口，如果时间已经是过去的某一时间点，则此任务会马上执行一次。以上几种执行方式传入Trigger的方式是用的最多的，Trigger接口中只定义了一个方法：


Date nextExecutionTime(TriggerContext triggerContext);

其中参数类型TriggerContext的定义如下：


public interface TriggerContext {
/**
 * Return the last <i>scheduled</i> execution time of the task,
 * or {@code null} if not scheduled before.
 */
Date lastScheduledExecutionTime();
/**
 * Return the last <i>actual</i> execution time of the task,
 * or {@code null} if not scheduled before.
 */
Date lastActualExecutionTime();
/**
 * Return the last completion time of the task,
 * or {@code null} if not scheduled before.
 */
Date lastCompletionTime();
}

提供了获取上一次任务执行信息的接口。我们通过实现Trigger接口可以实现自定义触发器来执行执行task。当然Spring也提供了两个默认的实现类：PeriodicTrigger和CronTrigger。

7.TaskScheduler定时任务Demo

首先在Spring配置文件中启用注解配置如下：


<task:annotation-driven scheduler="myScheduler"/> //指定scheduler属性是可选项，不添加也可以正常使用
<task:scheduler id="myScheduler" pool-size="10"/>

然后创建service，并在service中使用@Scheduled注解创建定时任务，代码如下：


@Component
public class SchedulerPoolTest {
 @Scheduled(cron = "0 * * * * ?")
 public void task1(){
  System.out.println("test");
  Thread thread = Thread.currentThread();
  System.out.println("ThreadName:" + thread.getName() + ",id:" + thread.getId() + ",group:" + thread.getThreadGroup());
 }
 @Scheduled(fixedDelay = 5000)
 public void task2(){
  System.out.println("test");
  Thread thread = Thread.currentThread();
  System.out.println("ThreadName:" + thread.getName() + ",id:" + thread.getId() + ",group:" + thread.getThreadGroup());
 }
}

只是添加以上内容可能还不能正常执行task，还需要注意以下两点：

1.必须将SchedulerPoolTest类包含在spring所扫描的包里面

配置如下：


<context:component-scan base-package="com.zjut.task" />

2.需要在web.xml中添加spring配置文件的监听器，代码如下：


<context-param>
 <param-name>contextConfigLocation</param-name>
 <param-value>classpath*:spring-task.xml</param-value>
 </context-param>
 <listener>
 <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
 </listener>

添加以上内容后，启动服务器，将会定时执行任务。

8.Cron表达式

Cron表达式由6个字符串组成，每个字符串分别代表：