SpringBoot定时任务@Scheduled注解详解

项目开发中,经常会遇到定时任务的场景,Spring提供了@Scheduled注解,方便进行定时任务的开发。

要使用@Scheduled注解,首先需要在启动类添加@EnableScheduling,启用Spring的计划任务执行功能,这样可以在容器中的任何Spring管理的bean上检测@Scheduled注解,执行计划任务。

一、注解定义

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Repeatable(Schedules.class)
public @interface Scheduled {

    String cron() default "";

    String zone() default "";

    long fixedDelay() default -1;

    String fixedDelayString() default "";

    long fixedRate() default -1;

    String fixedRateString() default "";
    
    long initialDelay() default -1;

    String initialDelayString() default "";

}

二、参数说明

参数参数说明示例
cron任务执行的cron表达式0/1 * * * * ?
zonecron表达时解析使用的时区,默认为服务器的本地时区,使用java.util.TimeZone#getTimeZone(String)方法解析GMT-8:00
fixedDelay上一次任务执行结束到下一次执行开始的间隔时间,单位为ms1000
fixedDelayString上一次任务执行结束到下一次执行开始的间隔时间,使用java.time.Duration#parse解析PT15M
fixedRate以固定间隔执行任务,即上一次任务执行开始到下一次执行开始的间隔时间,单位为ms,若在调度任务执行时,上一次任务还未执行完毕,会加入worker队列,等待上一次执行完成后立即执行下一次任务2000
fixedRateString与fixedRate逻辑一致,只是使用java.time.Duration#parse解析PT15M
initialDelay首次任务执行的延迟时间1000
initialDelayString首次任务执行的延迟时间,使用java.time.Duration#parse解析PT15M

1、cron

该参数接收一个cron表达式,cron表达式是一个字符串,字符串以5或6个空格隔开,分开共6或7个域,每一个域代表一个含义。

2、zone

时区,接收一个java.util.TimeZone#ID。cron表达式会基于该时区解析。默认是一个空字符串,即取服务器所在地的时区。比如我们一般使用的时区Asia/Shanghai。该字段我们一般留空。

3、fixedDelay

上一次执行完毕时间点之后多长时间再执行。

@Scheduled(fixedDelay = 5000) //上一次执行完毕时间点之后5秒再执行

4、fixedDelayString

与 fixedDelay 意思相同,只是使用字符串的形式。唯一不同的是支持占位符。

@Scheduled(fixedDelayString = "5000") //上一次执行完毕时间点之后5秒再执行

占位符的使用(配置文件中有配置:time.fixedDelay=5000):

@Scheduled(fixedDelayString = "${time.fixedDelay}")
void testFixedDelayString() {
    System.out.println("Execute at " + System.currentTimeMillis());
}

5、fixedRate

上一次开始执行时间点之后多长时间再执行。

@Scheduled(fixedRate = 5000) //上一次开始执行时间点之后5秒再执行

6、fixedRateString

与 fixedRate 意思相同,只是使用字符串的形式。唯一不同的是支持占位符。

7、initialDelay

第一次延迟多长时间后再执行。

@Scheduled(initialDelay=1000, fixedRate=5000) //第一次延迟1秒后执行,之后按fixedRate的规则每5秒执行一次

8、initialDelayString

与 initialDelay 意思相同,只是使用字符串的形式。唯一不同的是支持占位符。

三、cron表达式语法

[秒] [分] [小时] [日] [月] [周] [年]

注:[年]不是必须的域,可以省略[年],则一共6个域

序号说明必填允许填写的值允许的通配符
10-59, – * /
20-59, – * /
30-23, – * /
41-31, – * ? / L W
51-12 / JAN-DEC, – * /
61-7 or SUN-SAT, – * ? / L #
71970-2099, – * /

1、通配符说明

  • *:表示所有值。 例如:在分的字段上设置 *,表示每一分钟都会触发。
  • :表示不指定值。使用的场景为不需要关心当前设置这个字段的值。例如:要在每月的10号触发一个操作,但不关心是周几,所以需要周位置的那个字段设置为”?” 具体设置为 0 0 0 10 * ?
  • :表示区间。例如 在小时上设置 “10-12”,表示 10,11,12点都会触发。
  • :表示指定多个值,例如在周字段上设置 “MON,WED,FRI” 表示周一,周三和周五触发
  • /:用于递增触发。如在秒上面设置”5/15” 表示从5秒开始,每增15秒触发(5,20,35,50)。 在日字段上设置’1/3’所示每月1号开始,每隔三天触发一次。
  • L:表示最后的意思。在日字段设置上,表示当月的最后一天(依据当前月份,如果是二月还会依据是否是润年[leap]), 在周字段上表示星期六,相当于”7”或”SAT”。如果在”L”前加上数字,则表示该数据的最后一个。例如在周字段上设置”6L”这样的格式,则表示“本月最后一个星期五”
  • W:表示离指定日期的最近那个工作日(周一至周五). 例如在日字段上置”15W”,表示离每月15号最近的那个工作日触发。如果15号正好是周六,则找最近的周五(14号)触发, 如果15号是周未,则找最近的下周一(16号)触发.如果15号正好在工作日(周一至周五),则就在该天触发。如果指定格式为 “1W”,它则表示每月1号往后最近的工作日触发。如果1号正是周六,则将在3号下周一触发。(注,”W”前只能设置具体的数字,不允许区间”-“)。
  • #:序号(表示每月的第几个周几),例如在周字段上设置”6#3”表示在每月的第三个周六.注意如果指定”#5”,正好第五周没有周六,则不会触发该配置(用在母亲节和父亲节再合适不过了) ;小提示:’L’和 ‘W’可以一组合使用。如果在日字段上设置”LW”,则表示在本月的最后一个工作日触发;周字段的设置,若使用英文字母是不区分大小写的,即MON与mon相同。

示例:

每隔5秒执行一次:*/5 * * * * ?

每隔1分钟执行一次:0 */1 * * * ?

每天23点执行一次:0 0 23 * * ?

每天凌晨1点执行一次:0 0 1 * * ?

每月1号凌晨1点执行一次:0 0 1 1 * ?

每月最后一天23点执行一次:0 0 23 L * ?

每周星期六凌晨1点实行一次:0 0 1 ? * L

在26分、29分、33分执行一次:0 26,29,33 * * * ?

每天的0点、13点、18点、21点都执行一次:0 0 0,13,18,21 * * ?

2、cron表达式使用占位符

cron属性接收的cron表达式支持占位符。

配置文件:

time:
  cron: */5 * * * * *
  interval: 5

每5秒执行一次:

@Scheduled(cron="${time.cron}")
void testPlaceholder1() {
    System.out.println("Execute at " + System.currentTimeMillis());
}

@Scheduled(cron="*/${time.interval} * * * * *")
void testPlaceholder2() {
    System.out.println("Execute at " + System.currentTimeMillis());
}

四、使用详解

1、定时任务同步/异步执行

  • 定时任务执行默认是单线程模式,会创建一个本地线程池,线程池大小为1。当项目中有多个定时任务时,任务之间会相互等待,同步执行

源码:

// org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar#scheduleTasks
if (this.taskScheduler == null) {
    this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
}

// java.util.concurrent.Executors#newSingleThreadScheduledExecutor()
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    return new DelegatedScheduledExecutorService
        (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}

代码示例:

@Slf4j
@Component
public class RunIntervalTestScheduler {

    @Scheduled(cron = "0/1 * * * * ?")
    public void singleThreadTest1() {
        log.info("singleThreadTest1");
        LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
    }

    @Scheduled(cron = "0/1 * * * * ?")
    public void singleThreadTest2() {
        log.info("singleThreadTest2");
        LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
    }

    @Scheduled(cron = "0/1 * * * * ?")
    public void singleThreadTest3() {
        log.info("singleThreadTest3");
        LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
    }
}
  • 通过实现SchedulingConfigurer接口,手动创建线程池,配置期望的线程数量

示例代码:

@Configuration
public class ScheduledConfig implements SchedulingConfigurer {

    /**
     * 任务执行线程池大小
     */    private static final int TASK_POOL_SIZE = 50;
    /**
     * 线程名
     */    private static final String TASK_THREAD_PREFIX = "test-task-";

    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar scheduledTaskRegistrar) {
        ThreadPoolTaskScheduler taskPool = new ThreadPoolTaskScheduler();
        taskPool.setPoolSize(TASK_POOL_SIZE);
        taskPool.setThreadNamePrefix(TASK_THREAD_PREFIX);
        taskPool.initialize();
        scheduledTaskRegistrar.setTaskScheduler(taskPool);
    }
}

此时任务的执行已经异步化,从自定义线程池中分配线程执行任务,在实际应用中需要考虑实际任务数量,创建相应大小的线程池。

2、fixedRate/fixedDelay区别

  • fixedRate是配置上一次任务执行开始到下一次执行开始的间隔时间,不会等待上一次任务执行完成就会调度下一次任务,将其放入等待队列中

代码示例:

@Slf4j
@Component
public class RunIntervalTestScheduler {

    @Scheduled(initialDelay = 1000, fixedRate = 1000)
    public void fixedRate() throws Exception {
        log.info("fixedRate run");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }
}

任务配置的fixedRate为1s,执行日志打印的时间间隔都是3s左右,也就是上一次执行完成后,紧接着就执行下一次任务。

  • fixedDelay是配置的上一次任务执行结束到下一次执行开始的间隔时间,也就是说会等待上一次任务执行结束后,延迟间隔时间,再执行下一次任务

代码示例:

@Slf4j
@Component
public class RunIntervalTestScheduler {

    @Scheduled(initialDelay = 1000, fixedDelay = 1000)
    public void fixedDelay() throws Exception {
        log.info("fixedDelay run");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }
}

任务配置的fixedDelay为1s,执行日志打印的时间间隔都是4s左右,也就是上一次执行完成后,延迟1s后执行下一次任务。

  • cron表达式如果配置为类似每秒执行、每分钟执行(例:0/1 * * * * ?, 每秒执行),调度跟fixedDelay是一致的,也是在上一次任务执行结束后,等待间隔时间

代码示例:

@Slf4j
@Component
public class RunIntervalTestScheduler {

    @Scheduled(cron = "0/1 * * * * ?")
    public void cronRun() throws Exception{
        log.info("cron run");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }
}

执行日志打印的时间间隔都是4s左右,也就是上一次执行完成后,延迟1s后执行下一次任务。

  • cron表达式如果配置为固定时间执行(例:1 * * * * ?, 秒数为1时执行),若上一次任务没有执行完,则不会调度本次任务,跳过本次执行,等待下一次执行周期

代码示例:

@Slf4j
@Component
public class RunIntervalTestScheduler {

    @Scheduled(cron = "1 * * * * ?")
    public void cronRun() throws Exception{
        log.info("cron run");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(70);
    }
}

上一次任务未执行完毕,则跳过了本次执行。

五、源码解析

配置了@Scheduled注解的方法,Spring的处理是通过注册ScheduledAnnotationBeanPostProcessor来执行,将不同配置参数的任务分配给不同的handler处理,核心代码如下:

1、org.springframework.scheduling.annotation.ScheduledAnnotationBeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
    if (bean instanceof AopInfrastructureBean || bean instanceof TaskScheduler ||
            bean instanceof ScheduledExecutorService) {
        // Ignore AOP infrastructure such as scoped proxies.
        return bean;
    }

    Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(bean);
    if (!this.nonAnnotatedClasses.contains(targetClass) &&
            AnnotationUtils.isCandidateClass(targetClass, Arrays.asList(Scheduled.class, Schedules.class))) {
        Map<Method, Set<Scheduled>> annotatedMethods = MethodIntrospector.selectMethods(targetClass,
                (MethodIntrospector.MetadataLookup<Set<Scheduled>>) method -> {
                    Set<Scheduled> scheduledMethods = AnnotatedElementUtils.getMergedRepeatableAnnotations(
                            method, Scheduled.class, Schedules.class);
                    return (!scheduledMethods.isEmpty() ? scheduledMethods : null);
                });
        if (annotatedMethods.isEmpty()) {
            this.nonAnnotatedClasses.add(targetClass);
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("No @Scheduled annotations found on bean class: " + targetClass);
            }
        }
        else {
            // Non-empty set of methods
            annotatedMethods.forEach((method, scheduledMethods) ->
                    scheduledMethods.forEach(scheduled -> processScheduled(scheduled, method, bean)));
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace(annotatedMethods.size() + " @Scheduled methods processed on bean '" + beanName +
                        "': " + annotatedMethods);
            }
        }
    }
    return bean;
}

2、org.springframework.scheduling.annotation.ScheduledAnnotationBeanPostProcessor#processScheduled

/**
 * Process the given {@code @Scheduled} method declaration on the given bean.
 * @param scheduled the @Scheduled annotation
 * @param method the method that the annotation has been declared on
 * @param bean the target bean instance
 * @see #createRunnable(Object, Method)
 */protected void processScheduled(Scheduled scheduled, Method method, Object bean) {
    try {
        Runnable runnable = createRunnable(bean, method);
        boolean processedSchedule = false;
        String errorMessage =
                "Exactly one of the 'cron', 'fixedDelay(String)', or 'fixedRate(String)' attributes is required";
        Set<ScheduledTask> tasks = new LinkedHashSet<>(4);
        // Determine initial delay
        long initialDelay = scheduled.initialDelay();
        String initialDelayString = scheduled.initialDelayString();
        if (StringUtils.hasText(initialDelayString)) {
            Assert.isTrue(initialDelay < 0, "Specify 'initialDelay' or 'initialDelayString', not both");
            if (this.embeddedValueResolver != null) {
                initialDelayString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(initialDelayString);
            }
            if (StringUtils.hasLength(initialDelayString)) {
                try {
                    initialDelay = parseDelayAsLong(initialDelayString);
                }
                catch (RuntimeException ex) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Invalid initialDelayString value "" + initialDelayString + "" - cannot parse into long");
                }
            }
        }
        // Check cron expression
        String cron = scheduled.cron();
        if (StringUtils.hasText(cron)) {
            String zone = scheduled.zone();
            if (this.embeddedValueResolver != null) {
                cron = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(cron);
                zone = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(zone);
            }
            if (StringUtils.hasLength(cron)) {
                Assert.isTrue(initialDelay == -1, "'initialDelay' not supported for cron triggers");
                processedSchedule = true;
                if (!Scheduled.CRON_DISABLED.equals(cron)) {
                    TimeZone timeZone;
                    if (StringUtils.hasText(zone)) {
                        timeZone = StringUtils.parseTimeZoneString(zone);
                    }
                    else {
                        timeZone = TimeZone.getDefault();
                    }
                    tasks.add(this.registrar.scheduleCronTask(new CronTask(runnable, new CronTrigger(cron, timeZone))));
                }
            }
        }
        // At this point we don't need to differentiate between initial delay set or not anymore
        if (initialDelay < 0) {
            initialDelay = 0;
        }
        // Check fixed delay
        long fixedDelay = scheduled.fixedDelay();
        if (fixedDelay >= 0) {
            Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
            processedSchedule = true;
            tasks.add(this.registrar.scheduleFixedDelayTask(new FixedDelayTask(runnable, fixedDelay, initialDelay)));
        }
        String fixedDelayString = scheduled.fixedDelayString();
        if (StringUtils.hasText(fixedDelayString)) {
            if (this.embeddedValueResolver != null) {
                fixedDelayString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(fixedDelayString);
            }
            if (StringUtils.hasLength(fixedDelayString)) {
                Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
                processedSchedule = true;
                try {
                    fixedDelay = parseDelayAsLong(fixedDelayString);
                }
                catch (RuntimeException ex) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Invalid fixedDelayString value "" + fixedDelayString + "" - cannot parse into long");
                }
                tasks.add(this.registrar.scheduleFixedDelayTask(new FixedDelayTask(runnable, fixedDelay, initialDelay)));
            }
        }
        // Check fixed rate
        long fixedRate = scheduled.fixedRate();
        if (fixedRate >= 0) {
            Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
            processedSchedule = true;
            tasks.add(this.registrar.scheduleFixedRateTask(new FixedRateTask(runnable, fixedRate, initialDelay)));
        }
        String fixedRateString = scheduled.fixedRateString();
        if (StringUtils.hasText(fixedRateString)) {
            if (this.embeddedValueResolver != null) {
                fixedRateString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(fixedRateString);
            }
            if (StringUtils.hasLength(fixedRateString)) {
                Assert.isTrue(!processedSchedule, errorMessage);
                processedSchedule = true;
                try {
                    fixedRate = parseDelayAsLong(fixedRateString);
                }
                catch (RuntimeException ex) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Invalid fixedRateString value "" + fixedRateString + "" - cannot parse into long");
                }
                tasks.add(this.registrar.scheduleFixedRateTask(new FixedRateTask(runnable, fixedRate, initialDelay)));
            }
        }
        // Check whether we had any attribute set
        Assert.isTrue(processedSchedule, errorMessage);
        // Finally register the scheduled tasks
        synchronized (this.scheduledTasks) {
            Set<ScheduledTask> regTasks = this.scheduledTasks.computeIfAbsent(bean, key -> new LinkedHashSet<>(4));
            regTasks.addAll(tasks);
        }
    }
    catch (IllegalArgumentException ex) {
        throw new IllegalStateException(
                "Encountered invalid @Scheduled method '" + method.getName() + "': " + ex.getMessage());
    }
}

3、org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar#scheduleTasks

/**
 * Schedule all registered tasks against the underlying
 * {@linkplain #setTaskScheduler(TaskScheduler) task scheduler}.
 */proected void scheduleTasks() {
    if (this.taskScheduler == null) {
        this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
    }
    if (this.triggerTasks != null) {
        for (TriggerTask task : this.triggerTasks) {
            addScheduledTask(scheduleTriggerTask(task));
        }
    }
    if (this.cronTasks != null) {
        for (CronTask task : this.cronTasks) {
            addScheduledTask(scheduleCronTask(task));
        }
    }
    if (this.fixedRateTasks != null) {
        for (IntervalTask task : this.fixedRateTasks) {
            addScheduledTask(scheduleFixedRateTask(task));
        }
    }
    if (this.fixedDelayTasks != null) {
        for (IntervalTask task : this.fixedDelayTasks) {
            addScheduledTask(scheduleFixedDelayTask(task));
        }
    }
}

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