任务调度管理——Quartz入门

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一、Quartz 介绍

1. Quartz 是什么

相信同学们在项目开发中经常遇到诸如定时任务这类要求，常见的比如

• 每隔5分钟查询账户金额
• 每天晚上八点自动触发垃圾清理脚本
• 周一到周五自动生成并发送报表邮件

这个时候我们就需要利用任务调度框架来负责，比如我们今天要说的Quartz

Quartz是一个功能强大的分布式任务调度框架，被广泛应用于各种复杂的任务调度场景中。其具有高可靠性、高扩展性和灵活性等特点，可以帮助开发人员轻松实现任务的管理和调度。

2. 与@scheduled注解比较

说到调度，Spring自己也提供了@scheduled的注解来实现调度。 那与Quartz相比，两者有什么异同，该怎么选呢？

特点	Quartz	@Scheduled
任务调度	支持灵活的任务调度功能，可以按照固定的时间间隔、指定时间点或者某种条件进行调度任务	支持定时任务调度，可以按照固定的时间间隔或者指定时间点调度任务
分布式	支持分布式任务调度，可以在多个节点上同时运行任务	不支持分布式任务调度，只能在单个节点上运行任务
可扩展性	支持插件机制，可以通过自定义插件来扩展功能	不支持插件机制，无法进行功能扩展
监控和管理	提供了一套完善的监控和管理工具，可以监控任务的执行情况，并提供了Web界面进行管理	不提供监控和管理工具，需要通过其他方式进行监控和管理
容错性	具备容错机制，当任务执行失败或者节点故障时，可以进行任务重试或者切换到其他可用节点上继续执行	不具备容错机制，任务执行失败后无法进行重试或者切换
并发性	支持并发执行任务，可以同时执行多个任务	只能串行执行任务，无法同时执行多个任务

通俗来说，就是一个简单易用但功能少，一个复杂但功能强大。像一些要求比较复杂的场景，比如定时邮件任务，由集群里某一台服务器来执行就行了，不需要每台服务器都发一遍邮件，这时候@schedual 就捉襟见肘了，而使用 Quartz 其自带的分布式控制就能轻松实现

二、Quartz 的用法

1. Quartz 的结构设计

我们先来看下Quartz 的核心结构设计：

其中涉及到了三个部分：调度器、触发器、作业

• 调度器（Scheduler）
  调度器是 Quartz 的核心组件，负责创建、启动和调度任务。它可以与数据库进行交互，通过查询和更新任务信息来实现任务的调度和管理。

• 触发器（Trigger）
  触发器用于指定作业的调度规则，决定何时执行作业。Quartz 提供了多种类型的触发器，如 SimpleTrigger、CronTrigger 等。触发器可以设置触发时间、重复次数和间隔等属性，可以与作业一起关联，形成调度关系。

• 作业（Job）
  作业是需要被调度的任务，实现了 Job 接口。作业可以是简单的 Java 类，也可以是通过实现 Job 接口的类。Quartz 可以调度和执行不同类型的作业，如无状态作业和有状态作业。

简单的说就是job里记录着”我们要做的事情“；Trigger里放着“做这些事的时间”；而“协调众多任务”就得靠Scheduler了，一个需要注意的细节就是，一个作业，可以被多个Trigger触发，就比如发工资(job)在每个月(trigger)都会被执行，但在年末(trigger)也可能会触发（年终奖）

2. Quartz 使用demo

在使用之前，我们先要进行引用Quartz框架，如果你本身是spring-boot 2 以上的项目，直接在pom中加如下引用即可

<dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId>
</dependency>

单独引用的话，可以使用这个

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

比如我现在想实现上面提到过的，在每周一到周五的早上八点发送邮件的功能。我们可以这么写，先把我们的job写出来

import org.quartz.Job;
import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;

public class SendEmailJob implements Job {
    @Override
    public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
        // 在这里编写发送邮件的逻辑
        System.out.println("发送邮件");
        // 这里可以使用邮件发送的库，例如JavaMail等
    }
}

然后开始写实现的Demo :

import org.quartz.*;
import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;

import java.text.ParseException;
import java.util.Date;

public class SchedulerDemo {

    public static void main(String[] args) throws SchedulerException, ParseException {
        // 创建调度器
        Scheduler scheduler = StdSchedulerFactory.getDefaultScheduler();

        // 创建任务
        JobDetail job = JobBuilder.newJob(SendEmailJob.class)
                .withIdentity("sendEmailJob", "group1")
                .build();

        // 创建触发器，设置触发时间为每周一到周五的早上八点
        Trigger trigger = TriggerBuilder.newTrigger()
                .withIdentity("sendEmailTrigger", "group1")
                .startAt(DateBuilder.nextGivenSecondDate(null, 1))
                .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("0 0 8 ? * MON-FRI"))
                .build();

        // 将任务和触发器添加到调度器中
        scheduler.scheduleJob(job, trigger);

        // 启动调度器
        scheduler.start();
    }
}

当然上述是一个Demo，真正在项目中使用，像 调度器和 触发器 都是通过Bean注册进容器中的，如下：

    @Bean
    public CronTriggerFactoryBean myJobTrigger() {
        CronTriggerFactoryBean cronTriggerFactoryBean = new CronTriggerFactoryBean();
        cronTriggerFactoryBean.setJobDetail(myJobDetail());
        cronTriggerFactoryBean.setCronExpression("0 0 8 ? * MON-FRI"); // 每5秒执行一次
        return cronTriggerFactoryBean;
    }

    @Bean
    public JobDetailFactoryBean myJobDetail() {
        JobDetailFactoryBean jobDetailFactoryBean = new JobDetailFactoryBean();
        jobDetailFactoryBean.setJobClass(SendEmailJob.class);
        return jobDetailFactoryBean;
    }

此时的调度器启用，则是放在启动类加上 @EnableScheduling 注解

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

3. CRON表达式

需要注意的是，Trigger 的触发条件是使用CRON表达式的，CRON表达式是一种用于指定定时任务执行时间的字符串格式。它由7或6个字段（年份字段可省略）组成，形如* * * * * * ，每个字段用空格分隔，依次表示分钟、小时、日期、月份、星期几和年份。

0   15  10    *      *     ?    2024
秒  分  时  日期  月份  星期  年份

域	语法	用法
秒	0-59	可以指定具体的秒数
分钟	0-59	可以指定具体的分钟数，例如，5表示每小时的第5分钟执行一次。也可以使用通配符表示每分钟都执行。还可以使用逗号,分隔多个值，例如5,10,15表示第5、10和15分钟执行。还可以使用连字符-表示一个范围，例如10-30表示从第10分钟到第30分钟之间的每分钟都执行。还可以使用斜杠/表示间隔执行，例如/5表示每5分钟执行一次。
小时	0-23	类似于分钟域，可以指定具体的小时数，使用通配符*、逗号,、连字符-和斜杠/进行设置。
日期	1-31	可以指定具体的日期，使用通配符*、逗号,、连字符-和斜杠/进行设置。还可以使用特殊字符L表示每个月的最后一天，例如L表示每个月的最后一天执行。还可以在日期字段之前加上W表示最接近指定日期的工作日（周一至周五）执行任务，例如15W表示最接近15号的工作日执行任务。还可以使用?表示该字段不指定具体日期。
月份	1-12 或 JAN-DEC	类似于日期域，可以指定具体的月份，使用通配符*、逗号,、连字符-和斜杠/进行设置。
星期几	0-7 或 SUN-SAT	可以指定具体的星期几，0和7都表示周日，1-6分别表示周一至周六，使用通配符*、逗号,、连字符-和斜杠/进行设置。还可以使用特殊字符L表示每个月的最后一个工作日执行任务。还可以使用#和数字表示每个月的第几个星期几执行任务，例如3#1表示每个月的第一个星期二执行任务。还可以使用?表示该字段不指定具体星期几。
年份	空或 1970-2099	类似于其它域，可以指定具体的年份，使用通配符*、逗号,、连字符-和斜杠/进行设置。

上面的域有些是支持特殊字符的，用来实现更复杂的时间控制：

• 星号 (*)
  表示匹配任意值。可以在秒、分钟、小时、日期、月份和星期中使用。例如，在分钟域上使用 * 表示每分钟都执行。

• 问号 (?)
  在日期和星期中用于替代具体的值，表示不确定的值。例如，在星期域上使用"?"表示不考虑星期，可以与日期域一起使用。

• 斜线 (/)
  用于指定范围内的间隔值。例如，在小时域上使用"*/2"表示每隔两小时执行一次。

• 逗号 (,)
  用于指定多个值。例如，在小时域上使用"1,5,10"表示1点、5点和10点都会执行。

• 减号 (-)
  用于指定一个范围内的连续值。例如，在日期域上使用"1-5"表示1号到5号都会执行。

• L
  用于表示最后的值。可以在日期和星期域中使用。例如，在日期域上使用"L"表示最后一天。

• W
  用于指定最近的工作日。可以在日期域中使用。例如，"15W"表示最近的工作日到15号。

• #
  用于指定每月的第几个星期几。可以在星期域中使用。例如，在星期域上使用"3#1"表示每月的第一个星期二。

我们用一点例子来解释上面这些规则的用法：

表达式	含义
0 0/2 * * * ?	每2分钟 执行任务
0 0/30 9-17 * * ?	朝九晚五工作时间内每半小时
0 15 10 L * ?	每月最后一日的上午10:15执行
0 15 10 ? * 6#3	每月的第三个星期五上午10:15执行
0 10,44 14 ? 3 WED	每年三月的星期三的下午2:10和2:44执行
0 0 10,14 ? * 2-6#1	每个月的第一个星期一至星期五的上午10点和下午2点执行

三、 总结

上面我们简单介绍了Quartz是什么以及其基本用法，对于初学者来说，会用就是迈开了第一步，后续我们会详细展开对它的学习，包括理解它的原理与高级用法。