Spring Scheduler定时任务实战:从零掌握任务调度

前言

在日常开发中,我们经常需要处理定时任务:每天凌晨的数据同步、每小时的统计报表、每5分钟的状态检查等。Spring框架提供了一个简单而强大的定时任务框架------Spring Scheduler,让我们能够以声明的方式轻松实现各种定时任务需求。

本文将通过一个真实案例,带你从入门到掌握Spring Scheduler的使用。

一、Spring Scheduler简介

Spring Scheduler是Spring框架提供的定时任务调度器,它基于注解和配置的方式,让任务调度变得简单直观。主要特点包括:

  • 支持cron表达式、固定延迟、固定频率等多种调度方式
  • 与Spring容器无缝集成,可直接使用Spring管理的Bean
  • 支持异步执行和线程池配置
  • 无需额外依赖,Spring Boot中开箱即用

二、项目场景:电商订单超时处理

假设我们有一个电商系统,需要处理订单超时自动关闭的功能:订单创建后30分钟内未支付,系统自动将其标记为已关闭。

环境准备

在Spring Boot项目中,首先确保添加了基础依赖:

XML 复制代码
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

Spring Scheduler已经在Spring Boot的web starter中包含,无需额外添加依赖。

启用定时任务

在Spring Boot主类或配置类上添加@EnableScheduling注解:

java 复制代码
@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

三、实现订单超时检查任务

1. 创建订单服务

首先创建一个订单服务类,包含基本的订单处理方法:

java 复制代码
@Service
public class OrderService {
    
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(OrderService.class);
    
    // 模拟订单存储
    private Map<Long, Order> orderMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private AtomicLong idGenerator = new AtomicLong(0);
    
    /**
     * 创建新订单
     */
    public Order createOrder(Order order) {
        Long orderId = idGenerator.incrementAndGet();
        order.setId(orderId);
        order.setCreateTime(new Date());
        order.setStatus(OrderStatus.CREATED);
        orderMap.put(orderId, order);
        
        logger.info("创建订单成功,订单ID: {}", orderId);
        return order;
    }
    
    /**
     * 检查并处理超时订单
     */
    public void checkAndCloseTimeoutOrders() {
        Date now = new Date();
        int timeoutMinutes = 30;
        
        for (Order order : orderMap.values()) {
            if (OrderStatus.CREATED.equals(order.getStatus())) {
                long diffInMillis = now.getTime() - order.getCreateTime().getTime();
                long diffInMinutes = diffInMillis / (1000 * 60);
                
                if (diffInMinutes >= timeoutMinutes) {
                    order.setStatus(OrderStatus.CLOSED);
                    order.setCloseTime(now);
                    logger.info("订单超时已关闭,订单ID: {}", order.getId());
                }
            }
        }
    }
    
    /**
     * 获取订单状态
     */
    public OrderStatus getOrderStatus(Long orderId) {
        Order order = orderMap.get(orderId);
        return order != null ? order.getStatus() : null;
    }
}

/**
 * 订单状态枚举
 */
public enum OrderStatus {
    CREATED,     // 已创建
    PAID,        // 已支付
    CLOSED       // 已关闭
}

/**
 * 订单实体类
 */
public class Order {
    private Long id;
    private String productName;
    private BigDecimal amount;
    private Date createTime;
    private Date closeTime;
    private OrderStatus status;
    
    // 省略getter和setter方法
}

2. 实现定时任务

现在创建定时任务类,定期检查超时订单:

java 复制代码
@Component
public class OrderTimeoutScheduler {
    
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(OrderTimeoutScheduler.class);
    
    @Autowired
    private OrderService orderService;
    
    /**
     * 每5分钟检查一次超时订单
     * 使用cron表达式:每5分钟执行一次
     */
    @Scheduled(cron = "0 */5 * * * ?")
    public void checkOrderTimeout() {
        logger.info("开始执行订单超时检查任务...");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        
        try {
            orderService.checkAndCloseTimeoutOrders();
        } catch (Exception e) {
            logger.error("订单超时检查任务执行失败", e);
        }
        
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        logger.info("订单超时检查任务执行完成,耗时:{}ms", (endTime - startTime));
    }
    
    /**
     * 另一种方式:固定延迟执行
     * 上一次任务执行完成后,延迟5分钟再执行
     */
    // @Scheduled(fixedDelay = 5 * 60 * 1000)
    // public void checkOrderTimeoutWithFixedDelay() {
    //     // 实现逻辑
    // }
    
    /**
     * 固定频率执行
     * 每5分钟执行一次,无论上一次任务是否完成
     */
    // @Scheduled(fixedRate = 5 * 60 * 1000)
    // public void checkOrderTimeoutWithFixedRate() {
    //     // 实现逻辑
    // }
}

3. 测试定时任务

创建一个测试控制器来验证我们的定时任务:

java 复制代码
@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {
    
    @Autowired
    private OrderService orderService;
    
    @PostMapping
    public ResponseEntity<Order> createOrder(@RequestBody Order order) {
        Order createdOrder = orderService.createOrder(order);
        return ResponseEntity.ok(createdOrder);
    }
    
    @GetMapping("/{orderId}/status")
    public ResponseEntity<OrderStatus> getOrderStatus(@PathVariable Long orderId) {
        OrderStatus status = orderService.getOrderStatus(orderId);
        return status != null ? 
            ResponseEntity.ok(status) : 
            ResponseEntity.notFound().build();
    }
}

启动应用后,你可以:

  1. 通过POST /orders 创建订单
  2. 等待5分钟,查看日志中定时任务的执行情况
  3. 30分钟后,通过GET /orders/{id}/status 检查订单状态是否变为CLOSED

四、cron表达式详解

Spring Scheduler支持标准的cron表达式,由6个字段组成(Spring支持7个字段,包含秒):

复制代码
秒 分 时 日 月 周 年(可选)

常用cron表达式示例:

  • 0 * * * * ?:每分钟执行一次
  • 0 */5 * * * ?:每5分钟执行一次
  • 0 0 * * * ?:每小时执行一次
  • 0 0 0 * * ?:每天凌晨执行
  • 0 0 12 * * ?:每天中午12点执行
  • 0 0 10,14,16 * * ?:每天10点、14点、16点执行

五、高级配置:线程池与异步执行

默认情况下,Spring Scheduler使用单线程执行所有定时任务。如果任务较多或执行时间较长,可能需要配置线程池:

java 复制代码
@Configuration
public class SchedulerConfig {
    
    @Bean
    public TaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        scheduler.setPoolSize(10); // 线程池大小
        scheduler.setThreadNamePrefix("scheduled-task-");
        scheduler.setAwaitTerminationSeconds(60);
        scheduler.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        return scheduler;
    }
}

对于需要异步执行的任务,可以结合@Async注解使用:

java 复制代码
@Async
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void asyncScheduledTask() {
    // 这个任务会在单独的线程中异步执行
}

确保在配置类上添加@EnableAsync注解。

六、最佳实践与注意事项

  1. ​任务幂等性​:确保定时任务可以多次执行而不会产生副作用

  2. ​异常处理​:在任务内部妥善处理异常,避免影响其他任务执行

  3. ​分布式环境​:在集群部署时,需要考虑使用分布式锁或只在一台实例上执行

  4. ​避免长时间执行​:长时间运行的任务会影响其他定时任务的执行

  5. ​配置化​:将cron表达式放在配置文件中,便于不同环境调整

    application.properties

    order.timeout.cron=0 */5 * * * ?

java 复制代码
@Scheduled(cron = "${order.timeout.cron}")
public void checkOrderTimeout() {
    // ...
}

七、总结

Spring Scheduler提供了简单而强大的定时任务功能,通过本文的电商订单超时处理案例,我们可以看到:

  1. 使用@EnableScheduling启用定时任务支持
  2. 通过@Scheduled注解声明定时方法,支持cron表达式、固定延迟和固定频率
  3. 定时任务方法可以是任何Spring管理的Bean的方法
  4. 可以通过配置线程池来优化任务执行性能
  5. 结合@Async可以实现异步定时任务

Spring Scheduler虽然功能强大,但在分布式环境中需要注意任务重复执行的问题。对于复杂的分布式调度需求,可以考虑使用Quartz或XXL-Job等专业调度框架。

希望本文能帮助你理解和掌握Spring Scheduler的使用,为你的项目开发提供便利。

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