【015】Dubbo3从0到1系列之定时任务

JDK定时任务管理

相当于复习一下JDK提供的定时任务管理,若已经非常熟悉,则跳过此部分也可以.

七、定时任务管理

7.1 JDK定时任务管理

7.1.1 java.util.TimerTask、java.util.Timer

这是 JDK 最早提供的定时任务支持，适用于简单的定时调度场景。

• Timer：调度器，用于安排任务。
• TimerTask：抽象类，表示一个可被调度的任务（需实现 run() 方法）

✅ 示例代码

/*** @author: laoren* @date: 2025/10/14 16:40* @description: java.utils.timer* @version: 1.0.0*/
public class T2 {public static void main(String[] args) {Timer timer = new Timer();TimerTask task = new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hello world");}};// 延迟 1000ms 后开始，每隔 2000ms 执行一次timer.schedule(task, 1000, 2000);}
}

❌ 缺点：

• 单线程执行：所有任务共享一个线程，如果某个任务执行时间过长或抛出异常，会影响其他任务。
• 不支持复杂的调度（如 cron 表达式）。
• 从 Java 5 开始，推荐使用 ScheduledExecutorService 替代。

7.1.2 java.util.concurrent.ScheduledExecutorService

✅ 具体使用方式

import java.util.concurrent.*;public class SchedulerExample {public static void main(String[] args) {// 创建单线程调度器ScheduledExecutorService singleThreadScheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();// 创建多线程调度器ScheduledExecutorService multiThreadScheduler = Executors.newScheduledThreadPool(4);// 使用虚拟线程（JDK 21 新特性）ScheduledExecutorService virtualThreadScheduler =Executors.newScheduledThreadPool(0, Thread.ofVirtual().factory());}
}

创建线程池,指定线程工厂,此时可以传入虚拟线程

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, // 线程核心数ThreadFactory threadFactory // 创建线程的工厂
) {return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}

这是 Java 5 引入的更强大、更灵活的定时任务调度接口，属于 java.util.concurrent 包。

特点：

• 支持多线程（可配置线程池大小）。
• 提供更丰富的调度方法（固定延迟、固定频率等）。
• 异常不会影响其他任务（每个任务独立运行）。
• 更适合生产环境。

✅ 示例代码

package cn.tcmeta.interfaces.test;import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** @author: laoren* @description: TODO* @version: 1.0.0*/
public class T3 {public static void main(String[] args) {ScheduledExecutorService scheduledExecutorService= Executors.newScheduledThreadPool(2);scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {System.out.println("hello world");// 延迟 1 秒后，每隔 2 秒执行一次}, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);}
}

✅ 常用方法

// 1. 
schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)：延迟执行一次。
// 2. 
scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)：固定频率执行。
scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)：固定延迟执行（上次执行结束后再延迟）。

✅ 对比总结

特性	Timer	ScheduledExecutorService
线程模型	单线程	多线程（可配置）
异常处理	一个任务异常会导致整个 Timer 停止	任务独立，互不影响
调度灵活性	低	高
推荐使用	❌（已过时）	✅（推荐）

✅ 补充说明

如果需要更复杂的调度（如 cron 表达式、持久化、分布式调度等），JDK 自带的工具就不够用了，通常会使用第三方框架，例如：

• Quartz：功能强大的开源调度框架。
• Spring Task（基于 @Scheduled）：Spring 提供的简化调度。
• XXL-JOB / Elastic-Job：适用于分布式场景。

7.1.3 Java21虚拟线程

简化高并发编程。虚拟线程由 JVM 管理，轻量级、可扩展性强，特别适合 I/O 密集型任务。

虽然虚拟线程本身 不是调度器，但可以结合 ScheduledExecutorService 或其他机制，用虚拟线程来执行定时任务，从而在高并发定时任务场景下获得更好的资源利用率和吞吐量。

✅ 方式一: 使用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() + ScheduledExecutorService（推荐）

⚠️ 注意：ScheduledExecutorService 本身不直接支持虚拟线程，但你可以：

• 用传统调度器（如 newScheduledThreadPool）来触发任务；
• 任务提交到虚拟线程执行器中运行。

🆕 创建线程池的时候,可以通过传入线程池创建工作来使用虚拟线程

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize, // 线程核心数ThreadFactory threadFactory // 创建线程的工厂
) {return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}

✅ 使用示例

定时触发 + 虚拟线程执行

package cn.tcmeta.interfaces.test;import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class VirtualThreadScheduledTask {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 1. 创建一个传统调度器（用于定时触发）ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);// 2. 创建虚拟线程执行器（每个任务一个虚拟线程）ExecutorService virtualExecutor = Executors  .newVirtualThreadPerTaskExecutor();// 定义要处理的任务Runnable task = () -> {System.out.println("任务执行中，线程: " + Thread.currentThread());// 模拟 I/O 或业务处理（虚拟线程在此阻塞不会浪费 OS 线程）try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}System.out.println("任务完成: " + Thread.currentThread());};// 每隔 2 秒调度一次，但实际工作交给虚拟线程scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {virtualExecutor.submit(task);}, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);// 主线程等待（生产环境中应优雅关闭）Thread.sleep(10_000);scheduler.shutdown();virtualExecutor.close(); // Java 21+ 支持 AutoCloseable}
}

7.1.4 JDK实现定时任务管理优缺点总结

✅✅✅ 优点

• 原生无依赖,降低部署成本
• API简洁直观、学习成本低
• 线程模型灵活（仅 ScheduledExecutorService）
• 时间精度更可靠（仅 ScheduledExecutorService）
• 异常隔离（仅 ScheduledExecutorService）

❌❌❌ 缺点

JDK 自带定时任务的局限性主要体现在功能简陋、缺乏高级能力，无法满足复杂或生产级场景需求：

• 缺乏复杂调度能力,仅支持基础模式

  • 仅支持三种基础调度逻辑，无法满足 “按日历时间调度”“多周期组合” 等需求：
    • 不支持cron 表达式（如 “每周一凌晨 2 点执行”“每月最后一天 18 点执行”），无法实现灵活的时间规则。
    • 无 “任务优先级”：所有任务同等优先级，无法指定核心任务优先执行（如 “数据备份任务” 优先于 “日志清理任务”）。
    • 无 “动态周期”：任务提交后，无法修改执行周期（如原本每隔 5 分钟执行，需改为每隔 10 分钟，只能取消原任务后重新提交）

• 任务管理能力弱

  • 仅支持 “提交” 和 “取消”（通过Future.cancel()），无暂停 / 恢复、任务依赖（如 “任务 A 执行完后再执行任务 B”）等功能。

  • 无法查询任务状态：没有 API 获取已提交任务的列表、执行状态（如 “等待中”“执行中”“已失败”）、执行次数、耗时等信息，调试和问题排查困难。

• 无监控与告警机制

  • 无内置监控能力：无法统计任务成功率、平均执行耗时、失败次数等关键指标，需手动埋点（如捕获异常后打印日志、上报监控平台）。
  • 任务失败无默认告警：若任务抛出异常，仅会终止当前任务（ScheduledExecutorService）或所有任务（Timer），无邮件、短信等告警通知，需开发者自行实现。

• 无持久化与故障恢复

  • 任务仅存于内存：应用重启、崩溃或服务器宕机后，未执行的任务会完全丢失，无法恢复。
  • 不支持分布式部署：无法在多实例集群中协调任务（如避免同一任务在多个实例上重复执行），需额外引入分布式锁、注册中心等组件，复杂度大幅提升。

• Timer的固定缺陷

  • 虽然 ScheduledExecutorService 已解决 Timer 的问题，但仍有开发者误用 Timer，需明确其缺陷：
    • 单线程串行：所有任务在一个线程中执行，若一个任务执行时间过长（如耗时 10 分钟），后续任务会全部延迟。
    • 异常导致全局崩溃：单个任务抛出未捕获异常，Timer 线程终止，所有后续任务作废。
    • 时间精度受系统时间影响：依赖System.currentTimeMillis()，系统时间回拨可能导致任务重复执行。

• 固定速率/ 延迟的局限性（ScheduledExecutorService 仍存在）

  • 固定速率（scheduleAtFixedRate）：若任务执行时间 > 周期（如周期 3 秒，任务执行 5 秒），线程池会在任务结束后立即执行下一次任务（相当于 “追赶执行”），可能导致任务并发执行（线程池线程足够时），引发线程安全问题；若线程池线程不足，任务会排队，实际周期变长。
  • 固定延迟（scheduleWithFixedDelay）：仅保证 “上一个任务结束到下一个任务开始” 的间隔固定（如延迟 2 秒），无法保证 “任务开始时间间隔” 固定（如第一个任务 10:00 开始，执行 5 秒，第二个任务 10:05 开始，间隔 5 秒而非 2 秒），不适合对开始时间精度要求高的场景。

• 适用场景总结

  • JDK 自带的定时任务（尤其是 ScheduledExecutorService）仅适合单机、轻量级、简单调度需求的场景，例如：

    • 应用内的简单定时任务（如每隔 1 分钟清理本地临时文件、延迟 5 秒发送通知）。
    • 对任务可靠性、监控、分布式无要求的场景（如测试环境、工具类应用）。

    若需满足以下需求，建议使用第三方框架（如 Quartz、XXL-Job、Elastic-Job）：

    • 复杂调度（如 cron 表达式、任务优先级）。
    • 分布式部署（避免任务重复执行）。
    • 任务持久化与故障恢复（应用重启后任务不丢失）。
    • 监控、告警与详细的任务管理。

JDK 提供的 java.util.Timer 和 DelayedQueue 等工具类，可以帮助我们实现简单的定时任务管理，其底层实现使用的是堆这种数据结构，存取操作的复杂度都是 O(nlog(n))，无法支持大量的定时任务。推荐使用【时间轮】

只为引出【时间轮】, 🚀🚀🚀🚀 … enjoy it!!!