01.Quartz

Quartz

1.什么时候需要任务调度

1. 信用卡账单日还款日通知
2. 银行核心系统跑批
3. 人行二代支付系统半个小时打一次包

2.任务调度的组成

1. 触发调度的规则
2. 调度后执行的行为：代码，任务，脚本
3. 集中管理配置
4. 并发执行，互不干扰
5. 调度器，管理任务
6. 集成Spring

3.任务调度工具

1. Cron Tab
2. Timer
3. ScheduledThreadPoolExecutor
4. Quartz
5. SpringTask
6. Elastic-Job
7. XXL-JOB

4.定时任务的基础知识

1. 小顶堆
2. 时间轮算法

5.小顶堆

什么是堆

堆是—种特殊的树，只要满足下面两个条件，它就是一个堆：

1. 堆是一颗完全二叉树
2. 堆中某个节点的值总是不大于(或不小于)其父节点的值
3. 最后一层靠左排列

什么是完全二叉树

在二叉树中，除了最后一层，每一层都是满的才可以称之为完全二叉树

数组与完全二叉树

完全二叉树最适合用数组做存储，因为它的节点都是紧凑的，且只有最后一层节点数不满

为什么下标0的位置不存在元素呢？

这是因为这样存储我们可以很方便地找到父节点：下标/2，比如，4的父节点即4/2=2，5的父节点即5/2=2。

小顶堆定义

堆也是一颗完全二叉树，但是它的元素必须满足每个节点的值都不大于(或不小于(小顶堆))其父节点的值。比如下面这个堆就是一个小顶堆：

小顶堆的存储实现

这种存储能够根据下标位置很快找到父节点

这时候我们要找8的父节点就拿8的位置下标5/2=2，也就是5这个节点的位置，这也是为了我们后面堆化

小顶堆插入元素

插入尾部，然后上浮

小顶堆删除元素

将尾部(最大的元素)元素放到堆顶，然后下沉

6.时间轮算法

为什么拥有了小顶堆还需要时间轮

小顶堆虽然也能实现定时调度，但是定时任务对于删除操作是比较频繁的，在小顶堆结构中需要频繁的下沉操作会很浪费性能

时间轮的分类

1. while-true-sleep时间轮
2. round型时间轮
3. 分层时间轮

7.Timer

什么是Timer

是JDK提供的定时调度的一个类

使用Timer

public class Test {
  public static void main(String[] args){
    // new的时候任务就启动了
    Timer t = new Timer();
    for(int i=0;i<2;i++){
      TimerTask task = new FooTimerTask("foo"+i);
      // 任务提交
      t.schedule(task,new Date(),2000);
    }
  }
}
class FooTimerTask extends TimerTask {
  private String name;

  public FooTimerTask(String name){
    this.name=name;
  }

  public void run(){
    try{
      Syste.out.println("name="+name);
      Thread.sleep(3000);
    }catch(Exception e){
    }
  }
}

Timer的问题

1. 单线程执行任务，任务可能互相阻塞
2. 运行时异常会导致Timer线程终止
3. 任务调度是基于绝对时间的，对系统时间敏感，无法做到类似于每个月的10天去做什么这种调度

8.ScheduledThreadPoolExecutor

相比于Timer的优点

1. 使用多线程执行任务，不会相互阻塞
2. 如果线程失活，会新建线程执行任务
3. 也是用小顶堆实现的

Leader-Follower模式

假如说现在有一堆等待执行的任务（一般是存放在一个队列中排好序)，而所有的工作线程中只会有一个是leader线程，其他的线程都是follower线程。只有leader线程能执行任务，而剩下的follower线程则不会执行任务，它们会处在休眠中的状态。当leader线程拿到任务后执行任务前，自己会变成follower线程，同时会选出一个新的leader线程，然后才去执行任务。如果此时有下一个任务，就是这个新的leader线程来执行了，并以此往复这个过程。当之前那个执行任务的线程执行完毕再回来时，会判断如果此时已经没任务了，又或者有任务但是有其他的线程作为leader线程，那么自己就休眠了;如果此时有任务但是没有leader线程，那么自己就会重新成为leader线程来执行任务

避免没必要的唤醒和阻塞的操作，这样会更加有效，且节省资源。

9.Quartz

Quartz介绍

Quartz是OpenSymphony开源组织在Job scheduling领域又一个开源项目，它可以与2EE与)2SE应用程序相结合也可以单独使用

Quartz是一个特性丰富的，开源的任务调度库，它几乎可以嵌入所有的Java程序，从很小的独立应用程序到大型商业系统。Quartz可以用来创建成百上千的简单的或者复杂的任务，这些任务可以用来执行任何程序可以做的事情。Quartz拥有很多企业级的特性，包括支持JTA事务和集群

Quartz运行环境

1. Quartz可以运行嵌入在另一个独立式应用程序
2. Quartz可以在应用程序服务器(或servlet容器)内被实例化，并且参与事务
3. Quartz可以作为一个独立的程序运行(其自己的Java虚拟机内)，可以通过RMI使用
4. Quartz可以被实例化，作为独立的项目集群(负载平衡和故障转移功能)，用于作业的执行

Quartz设计模式

1. Builder设计模式
2. 工厂模式
3. 组件模式
4. 链式编程

Quartz核心概念

任务(Job)

Job就是你想要实现的任务类，每一个ob必须实现org.quartz.job接口，且只需实现接口定义的execute()方法

触发器(Trigger)

Trigger为你执行任务的触发器，比如你想每天定时3点发送一份统计邮件，Trigger将会设置3点进行执行该任务。Trigger主要包含两种SimpleTrigger和CronTrigger两种

调度器(Scheduler)

Scheduler为任务的调度器，它会将任务job及触发器Trigger整合起来，负责基于Trigger设定的时间来执行Job

Quartz的体系结构

Quartz的几个常用API

1. Scheduler用于与调度程序交互的主程序接口，Scheduler调度程序-任务执行计划表，只有安排进执行计划的任务Job(通过scheduler.scheduleJob方法安排进执行计划)，当它预先定义的执行时间到了的时候(任务触发Trigger)，该任务才会执行
2. Job我们预先定义的希望在未来时间能被调度程序执行的任务类，我们可以自定义
3. JobDetail使用JobDetail来定义定时任务的实例，JobDetail实例是通过JobBuilder类创建的
4. JobDataMap可以包含不限量的(序列化)数据对象，在Job实例执行的时候，可以使用其中的数据。JobDataMap是Java Map接口的一个实现，额外增加了一些便于存取基本类型的数据的方法
5. Trigger触发器，Trigger对象用来触发执行Job的。当调度一个Job时，我们实例一个触发器然后调整它的属性来满足Job执行的条件。表明任务在什么时候会执行。定义了一个已经被安排的任务将会在什么时候执行的时间条件，比如2秒就执行一次
6. JobBuilder：用于声明一个任务实例，也可以定义该任务的详情比如任务名，组名等，这个声明的实例将会作为一个实际执行的任务
7. TriggerBuilder：触发器创建器，用于创建触发器Trigger实例
8. JobListener，TriggerListener，SchedulerListener监听器，用于对组件的监听

Quartz基本使用

依赖

<dependency>
  <groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
  <artifactId>quartz</artifactId>
  <version>2.3.2</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
  <artifactId>quartz-jobs</artifactId>
  <version>2.3.2</version>
</dependency>

实现Job接口

/**
 * @author 单国玉
 * @date 2022/8/17 12:35
 * @description
 */
public class HelloJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext jobExecutionContext) throws JobExecutionException {
        System.out.println("当前开始时间："+LocalDateTime.now().toString());
        System.out.println("当前结束时间："+LocalDateTime.now().toString());

    }
}

测试运行

/**
 * @author 单国玉
 * @date 2022/8/17 12:34
 * @description
 */
public class TestQuartz {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1.调度器(Scheduler)
        Scheduler defaultScheduler = StdSchedulerFactory.getDefaultScheduler();
        // 2.任务实例(JobDetail)
        JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(HelloJob.class)
                .withIdentity("job1", "group1") // 任务名称与任务组的名称
                .build();
        // 3.触发器(Trigger)
        SimpleTrigger simpleTrigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity("trigger1", "group1") // 触发器名称与组名称
                .startNow() // 马上启动触发器
                .withSchedule(SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(5).repeatForever())
                .build();
        // 4.关联Job与Trigger
        defaultScheduler.scheduleJob(jobDetail, simpleTrigger);
        // 5.启动
        defaultScheduler.start();
    }
}

Job和JobDetail介绍

1. Job： 工作任务调度的接口，任务类需要实现该接口。该接口中定义execute方法，类似JDK提供的TimerTask类的run方法。在里面编写任务执行的业务逻辑
2. Job实例在Quartz中的生命周期： 每次调度器执行Job时，它在调用execute方法前会创建一个新的Job实例，当调用完成后，关联的Job对象实例会被释放，释放的实例会被垃圾回收机制回收
3. JobDetail： JobDetail为Job实例提供了许多设置属性，以及JobDetaMap成员变量属性，它用来存储特定Job实例的状态信息，调度器需要借助JobDetail对象来添加Job实例
4. JobDetail重要属性： name，group，jobClass，jobDataMap

JobExecutionContext介绍

1. 当Scheduler调用一个Job，就会将JobExecutionContext传递给Job的execute方法
2. Job能通过JobExecutionContext对象访问到Quartz运行时候的环境以及Job本身的明细数据

JobDataMap介绍

1. 使用Map获取，在进行任务调度时候JobDataMap存储在JobExecutionContext中非常方便获取
2. JobDataMap可以用来装载任何可序列化的数据对象，当Job实例对象被执行时这些参数对象会传递给它
3. JobDataMap实现了JDK的Map接口，并且添加了非常方便的方法用来存取基本数据类型