使用quartz进行任务调度

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概述

各种企业应用几乎都会碰到任务调度的需求，就拿论坛来说：每隔半个小时生成精华文章的RSS文件，每天凌晨统计论坛用户的积分排名，每隔30分钟执行锁定用户解锁任务。对于一个典型的MIS系统来说，在每月1号凌晨统计上个月各部门的业务数据生成月报表，每半个小时查询用户是否已经有快到期的待处理业务……，这样的例子俯拾皆是，不胜枚举。任务调度本身涉及到多线程并发、运行时间规则制定和解析、场景保持与恢复、线程池维护等诸多方面的工作。如果直接使用自定义线程这种刀耕火种的原始办法，开发任务调度程序是一项颇具挑战性的工作。Java开源的好处就是：领域问题都能找到现成的解决方案。OpenSymphony所提供的Quartz自2001年发布版本以来已经被众多项目作为任务调度的解决方案，Quartz在提供巨大灵活性的同时并未牺牲其简单性，它所提供的强大功能使你可以应付绝大多数的调度需求。Quartz
在开源任务调度框架中的翘首，它提供了强大任务调度机制，难能可贵的是它同时保持了使用的简单性。Quartz 允许开发人员灵活地定义触发器的调度时间表，并可以对触发器和任务进行关联映射。此外，Quartz提供了调度运行环境的持久化机制，可以保存并恢复调度现场，即使系统因故障关闭，任务调度现场数据并不会丢失。此外，Quartz还提供了组件式的侦听器、各种插件、线程池等功能。了解Quartz体系结构Quartz对任务调度的领域问题进行了高度的抽象，提出了调度器、任务和触发器这3个核心的概念，并在org.quartz通过接口和类对重要的这些核心概念进行描述：

●Job：是一个接口，只有一个方法void execute(JobExecutionContext context)，开发者实现该接口定义运行任务，JobExecutionContext类提供了调度上下文的各种信息。Job运行时的信息保存在JobDataMap实例中；

●JobDetail：Quartz在每次执行Job时，都重新创建一个Job实例，所以它不直接接受一个Job的实例，相反它接收一个Job实现类，以便运行时通过newInstance()的反射机制实例化Job。因此需要通过一个类来描述Job的实现类及其它相关的静态信息，如Job名字、描述、关联监听器等信息，JobDetail承担了这一角色。通过该类的构造函数可以更具体地了解它的功用：JobDetail(java.lang.String name, java.lang.String group, java.lang.Class
jobClass)，该构造函数要求指定Job的实现类，以及任务在Scheduler中的组名和Job名称；

●Trigger：是一个类，描述触发Job执行的时间触发规则。主要有SimpleTrigger和CronTrigger这两个子类。当仅需触发一次或者以固定时间间隔周期执行，SimpleTrigger是最适合的选择；而CronTrigger则可以通过Cron表达式定义出各种复杂时间规则的调度方案：如每早晨9:00执行，周一、周三、周五下午5:00执行等；●Calendar：org.quartz.Calendar和java.util.Calendar不同，它是一些日历特定时间点的集合（可以简单地将org.quartz.Calendar看作java.util.Calendar的集合——java.util.Calendar代表一个日历时间点，无特殊说明后面的Calendar即指org.quartz.Calendar）。一个Trigger可以和多个Calendar关联，以便排除或包含某些时间点。假设，我们安排每周星期一早上10:00执行任务，但是如果碰到法定的节日，任务则不执行，这时就需要在Trigger触发机制的基础上使用Calendar进行定点排除。针对不同时间段类型，Quartz在org.quartz.impl.calendar包下提供了若干个Calendar的实现类，如AnnualCalendar、MonthlyCalendar、WeeklyCalendar分别针对每年、每月和每周进行定义；●Scheduler：代表一个Quartz的独立运行容器，Trigger和JobDetail可以注册到Scheduler中，两者在Scheduler中拥有各自的组及名称，组及名称是Scheduler查找定位容器中某一对象的依据，Trigger的组及名称必须唯一，JobDetail的组和名称也必须唯一（但可以和Trigger的组和名称相同，因为它们是不同类型的）。Scheduler定义了多个接口方法，允许外部通过组及名称访问和控制容器中Trigger和JobDetail。Scheduler可以将Trigger绑定到某一JobDetail中，这样当Trigger触发时，对应的Job就被执行。一个Job可以对应多个Trigger，但一个Trigger只能对应一个Job。可以通过SchedulerFactory创建一个Scheduler实例。Scheduler拥有一个SchedulerContext，它类似于ServletContext，保存着Scheduler上下文信息，Job和Trigger都可以访问SchedulerContext内的信息。SchedulerContext内部通过一个Map，以键值对的方式维护这些上下文数据，SchedulerContext为保存和获取数据提供了多个put()和getXxx()的方法。可以通过Scheduler#
getContext()获取对应的SchedulerContext实例；

●ThreadPool：Scheduler使用一个线程池作为任务运行的基础设施，任务通过共享线程池中的线程提高运行效率。Job有一个StatefulJob子接口，代表有状态的任务，该接口是一个没有方法的标签接口，其目的是让Quartz知道任务的类型，以便采用不同的执行方案。无状态任务在执行时拥有自己的JobDataMap拷贝，对JobDataMap的更改不会影响下次的执行。而有状态任务共享共享同一个JobDataMap实例，每次任务执行对JobDataMap所做的更改会保存下来，后面的执行可以看到这个更改，也即每次执行任务后都会对后面的执行发生影响。正因为这个原因，无状态的Job可以并发执行，而有状态的StatefulJob不能并发执行，这意味着如果前次的StatefulJob还没有执行完毕，下一次的任务将阻塞等待，直到前次任务执行完毕。有状态任务比无状态任务需要考虑更多的因素，程序往往拥有更高的复杂度，因此除非必要，应该尽量使用无状态的Job。如果Quartz使用了数据库持久化任务调度信息，无状态的JobDataMap仅会在Scheduler注册任务时保持一次，而有状态任务对应的JobDataMap在每次执行任务后都会进行保存。Trigger自身也可以拥有一个JobDataMap，其关联的Job可以通过JobExecutionContext#getTrigger().getJobDataMap()获取Trigger中的JobDataMap。不管是有状态还是无状态的任务，在任务执行期间对Trigger的JobDataMap所做的更改都不会进行持久，也即不会对下次的执行产生影响。Quartz拥有完善的事件和监听体系，大部分组件都拥有事件，如任务执行前事件、任务执行后事件、触发器触发前事件、触发后事件、调度器开始事件、关闭事件等等，可以注册相应的监听器处理感兴趣的事件。图1描述了Scheduler的内部组件结构，SchedulerContext提供Scheduler全局可见的上下文信息，每一个任务都对应一个JobDataMap，虚线表达的JobDataMap表示对应有状态的任务：图1
Scheduler结构图一个Scheduler可以拥有多个Triger组和多个JobDetail组，注册Trigger和JobDetail时，如果不显式指定所属的组，Scheduler将放入到默认组中，默认组的组名为Scheduler.DEFAULT_GROUP。组名和名称组成了对象的全名，同一类型对象的全名不能相同。Scheduler本身就是一个容器，它维护着Quartz的各种组件并实施调度的规则。Scheduler还拥有一个线程池，线程池为任务提供执行线程——这比执行任务时简单地创建一个新线程要拥有更高的效率，同时通过共享节约资源的占用。通过线程池组件的支持，对于繁忙度高、压力大的任务调度，Quartz将可以提供良好的伸缩性。提示：
Quartz完整下载包examples目录下拥有10多个实例，它们是快速掌握Quartz应用很好的实例。使用SimpleTriggerSimpleTrigger拥有多个重载的构造函数，用以在不同场合下构造出对应的实例：

●SimpleTrigger(String name, String group)：通过该构造函数指定Trigger所属组和名称；

●SimpleTrigger(String name, String group, Date startTime)：除指定Trigger所属组和名称外，还可以指定触发的开发时间；

●SimpleTrigger(String name, String group, Date startTime, Date endTime, int repeatCount, long repeatInterval)：除指定以上信息外，还可以指定结束时间、重复执行次数、时间间隔等参数；

●SimpleTrigger(String name, String group, String jobName, String jobGroup, Date startTime, Date endTime, int repeatCount, long repeatInterval)：这是最复杂的一个构造函数，在指定触发参数的同时，还通过jobGroup和jobName，让该Trigger和Scheduler中的某个任务关联起来。通过实现 org.quartz..Job 接口，可以使 Java 类化身为可调度的任务。

代码清单1提供了 Quartz 任务的一个示例：代码清单1 SimpleJob：简单的Job实现类package com.baobaotao.basic.quartz;import java.util.Date;import org.quartz.Job;import org.quartz.JobExecutionContext;import org.quartz.JobExecutionException;public class SimpleJob implements Job {①实例Job接口方法public
void execute(JobExecutionContext jobCtx)throws JobExecutionException {System.out.println(jobCtx.getTrigger().getName()+ " triggered. time is:" + (new Date()));}}这个类用一条非常简单的输出语句实现了Job接口的execute(JobExecutionContext context) 方法，这个方法可以包含想要执行的任何代码。

下面，我们通过SimpleTrigger对SimpleJob进行调度：

代码清单2 SimpleTriggerRunner：

使用SimpleTrigger进行调度

package com.baobaotao.basic.quartz;

import java.util.Date;import org.quartz.JobDetail;

import org.quartz.Scheduler;import org.quartz.SchedulerFactory;

import org.quartz.SimpleTrigger;import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;

public class SimpleTriggerRunner {

public static void main(String args[]) {

try {①创建一个JobDetail实例，指定SimpleJob

JobDetail jobDetail = new JobDetail("job1_1","jGroup1", SimpleJob.class);②通过SimpleTrigger定义调度规则：马上启动，每2秒运行一次，共运行100次SimpleTrigger simpleTrigger = new SimpleTrigger("trigger1_1","tgroup1");simpleTrigger.setStartTime(new Date());simpleTrigger.setRepeatInterval(2000);simpleTrigger.setRepeatCount(100);③通过SchedulerFactory获取一个调度器实例SchedulerFactory
schedulerFactory = new StdSchedulerFactory();Scheduler scheduler = schedulerFactory.getScheduler();scheduler.scheduleJob(jobDetail, simpleTrigger);④ 注册并进行调度scheduler.start();⑤调度启动} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}首先在①处通过JobDetail封装SimpleJob，同时指定Job在Scheduler中所属组及名称，这里，组名为jGroup1，而名称为job1_1。在②处创建一个SimpleTrigger实例，指定该Trigger在Scheduler中所属组及名称。接着设置调度的时间规则。最后，需要创建Scheduler实例，并将JobDetail和Trigger实例注册到Scheduler中。这里，我们通过StdSchedulerFactory获取一个Scheduler实例，并通过scheduleJob(JobDetail
jobDetail, Trigger trigger)完成两件事：1)将JobDetail和Trigger注册到Scheduler中；2)将Trigger指派给JobDetail，将两者关联起来。当Scheduler启动后，Trigger将定期触发并执行SimpleJob的execute(JobExecutionContext jobCtx)方法，然后每 10 秒重复一次，直到任务被执行 100 次后停止。还可以通过SimpleTrigger的setStartTime(java.util.Date startTime)和setEndTime(java.util.Date
endTime)指定运行的时间范围，当运行次数和时间范围冲突时，超过时间范围的任务运行不被执行。如可以通过simpleTrigger.setStartTime(new Date(System.currentTimeMillis() + 60000L))指定60秒钟以后开始。除了通过scheduleJob(jobDetail, simpleTrigger)建立Trigger和JobDetail的关联，还有另外一种关联Trigger和JobDetail的方式：JobDetail jobDetail = new
JobDetail("job1_1","jGroup1", SimpleJob.class);SimpleTrigger simpleTrigger = new SimpleTrigger("trigger1_1","tgroup1");…simpleTrigger.setJobGroup("jGroup1");①-1：指定关联的Job组名simpleTrigger.setJobName("job1_1");①-2：指定关联的Job名称scheduler.addJob(jobDetail, true);②
注册JobDetailscheduler.scheduleJob(simpleTrigger);③ 注册指定了关联JobDetail的Trigger在这种方式中，Trigger通过指定Job所属组及Job名称，然后使用Scheduler的scheduleJob(Trigger trigger)方法注册Trigger。有两个值得注意的地方：通过这种方式注册的Trigger实例必须已经指定Job组和Job名称，否则调用注册Trigger的方法将抛出异常；引用的JobDetail对象必须已经存在于Scheduler中。也即，代码中①、②和③的先后顺序不能互换。在构造Trigger实例时，可以考虑使用org.quartz.TriggerUtils工具类，该工具类不但提供了众多获取特定时间的方法，还拥有众多获取常见Trigger的方法，如makeSecondlyTrigger(String
trigName)方法将创建一个每秒执行一次的Trigger，而makeWeeklyTrigger(String trigName, int dayOfWeek, int hour, int minute)将创建一个每星期某一特定时间点执行一次的Trigger。而getEvenMinuteDate(Date date)方法将返回某一时间点一分钟以后的时间。使用CronTriggerCronTrigger 能够提供比 SimpleTrigger 更有具体实际意义的调度方案，调度规则基于 Cron 表达式，CronTrigger
支持日历相关的重复时间间隔（比如每月第一个周一执行），而不是简单的周期时间间隔。因此，相对于SimpleTrigger而言，CronTrigger在使用上也要复杂一些。Cron表达式Quartz使用类似于Linux下的Cron表达式定义时间规则，Cron表达式由6或7个由空格分隔的时间字段组成，如表1所示：表1 Cron表达式时间字段位置时间域名允许值允许的特殊字符1秒0-59, - * /2分钟0-59, - * /3小时0-23, - * /4日期1-31, - * ? / L W C5月份1-12,
- * /6星期1-7, - * ? / L C #7年(可选)空值1970-2099, - * /Cron表达式的时间字段除允许设置数值外，还可使用一些特殊的字符，提供列表、范围、通配符等功能，细说如下：

●星号(*)：可用在所有字段中，表示对应时间域的每一个时刻，例如，*在分钟字段时，表示“每分钟”；

●问号（?）：该字符只在日期和星期字段中使用，它通常指定为“无意义的值”，相当于点位符；

●减号(-)：表达一个范围，如在小时字段中使用“10-12”，则表示从10到12点，即10,11,12；

●逗号(,)：表达一个列表值，如在星期字段中使用“MON,WED,FRI”，则表示星期一，星期三和星期五；

●斜杠(/)：x/y表达一个等步长序列，x为起始值，y为增量步长值。如在分钟字段中使用0/15，则表示为0,15,30和45秒，而5/15在分钟字段中表示5,20,35,50，你也可以使用*/y，它等同于0/y；

●L：该字符只在日期和星期字段中使用，代表“Last”的意思，但它在两个字段中意思不同。L在日期字段中，表示这个月份的最后一天，如一月的31号，非闰年二月的28号；如果L用在星期中，则表示星期六，等同于7。但是，如果L出现在星期字段里，而且在前面有一个数值X，则表示“这个月的最后X天”，例如，6L表示该月的最后星期五；

●W：该字符只能出现在日期字段里，是对前导日期的修饰，表示离该日期最近的工作日。例如15W表示离该月15号最近的工作日，如果该月15号是星期六，则匹配14号星期五；如果15日是星期日，则匹配16号星期一；如果15号是星期二，那结果就是15号星期二。但必须注意关联的匹配日期不能够跨月，如你指定1W，如果1号是星期六，结果匹配的是3号星期一，而非上个月最后的那天。W字符串只能指定单一日期，而不能指定日期范围；

●LW组合：在日期字段可以组合使用LW，它的意思是当月的最后一个工作日；

●井号(#)：该字符只能在星期字段中使用，表示当月某个工作日。如6#3表示当月的第三个星期五(6表示星期五，#3表示当前的第三个)，而4#5表示当月的第五个星期三，假设当月没有第五个星期三，忽略不触发；

● C：该字符只在日期和星期字段中使用，代表“Calendar”的意思。它的意思是计划所关联的日期，如果日期没有被关联，则相当于日历中所有日期。例如5C在日期字段中就相当于日历5日以后的第一天。1C在星期字段中相当于星期日后的第一天。Cron表达式对特殊字符的大小写不敏感，对代表星期的缩写英文大小写也不敏感。

表2下面给出一些完整的Cron表示式的实例：

表2 Cron表示式示例表示式说明

"0 0 12 * * ? "每天12点运行

"0 15 10 ? * *"每天10:15运行

"0 15 10 * * ?"每天10:15运行

"0 15 10 * * ? *"每天10:15运行

"0 15 10 * * ? 2008"在2008年的每天10：15运行

"0 * 14 * * ?"每天14点到15点之间每分钟运行一次，开始于14:00，结束于14:59。

"0 0/5 14 * * ?"每天14点到15点每5分钟运行一次，开始于14:00，结束于14:55。

"0 0/5 14,18 * * ?"每天14点到15点每5分钟运行一次，此外每天18点到19点每5钟也运行一次。

"0 0-5 14 * * ?"每天14:00点到14:05，每分钟运行一次。

"0 10,44 14 ? 3 WED"3月每周三的14:10分到14:44，每分钟运行一次。

"0 15 10 ? * MON-FRI"每周一，二，三，四，五的10:15分运行。

"0 15 10 15 * ?"每月15日10:15分运行。"0 15 10 L * ?"每月最后一天10:15分运行。

"0 15 10 ? * 6L"每月最后一个星期五10:15分运行。

"0 15 10 ? * 6L 2007-2009"在2007,2008,2009年每个月的最后一个星期五的10:15分运行。

"0 15 10 ? * 6#3"每月第三个星期五的10:15分运行。

CronTrigger实例下面，我们使用CronTrigger对SimpleJob进行调度，通过Cron表达式制定调度规则，让它每5秒钟运行一次：代码清单3 CronTriggerRunner：使用CronTrigger进行调度package com.baobaotao.basic.quartz;import org.quartz.CronExpression;import org.quartz.CronTrigger;import org.quartz.JobDetail;import org.quartz.Scheduler;import
org.quartz.SchedulerFactory;import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;public class CronTriggerRunner {public static void main(String args[]) {try {JobDetail jobDetail = new JobDetail("job1_2", "jGroup1",SimpleJob.class);①-1：创建CronTrigger，指定组及名称CronTrigger
cronTrigger = new CronTrigger("trigger1_2", "tgroup1");CronExpression cexp = new CronExpression("0/5 * * * * ?");①-2：定义Cron表达式cronTrigger.setCronExpression(cexp);①-3：设置Cron表达式SchedulerFactory schedulerFactory = new StdSchedulerFactory();Scheduler scheduler
= schedulerFactory.getScheduler();scheduler.scheduleJob(jobDetail, cronTrigger);scheduler.start();//②} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}运行CronTriggerRunner，每5秒钟将触发运行SimpleJob一次。默认情况下Cron表达式对应当前的时区，可以通过CronTriggerRunner的setTimeZone(java.util.TimeZone
timeZone)方法显式指定时区。你还也可以通过setStartTime(java.util.Date startTime)和setEndTime(java.util.Date endTime)指定开始和结束的时间。在代码清单3的②处需要通过Thread.currentThread.sleep()的方式让主线程睡眠，以便调度器可以继续工作执行任务调度。否则在调度器启动后，因为主线程马上退出，也将同时引起调度器关闭，调度器中的任务都将相应销毁，这将导致看不到实际的运行效果。在单元测试的时候，让主线程睡眠经常使用的办法。对于某些长周期任务调度的测试，你可以简单地调整操作系统时间进行模拟。使用Calendar在实际任务调度中，我们不可能一成不变地按照某个周期性的调度规则运行任务，必须考虑到实现生活中日历上特定日期，就象习惯了大男人作风的人在2月14号也会有不同表现一样。下面，我们安排一个任务，每小时运行一次，并将五一节和国际节排除在外，其代码如代码清单4所示：代码清单4
CalendarExample：使用Calendarpackage com.baobaotao.basic.quartz;import java.util.Calendar;import java.util.Date;import java.util.GregorianCalendar;import org.quartz.impl.calendar.AnnualCalendar;import org.quartz.TriggerUtils;…public class CalendarExample {public
static void main(String[] args) throws Exception {SchedulerFactory sf = new StdSchedulerFactory();Scheduler scheduler = sf.getScheduler();①法定节日是以每年为周期的，所以使用AnnualCalendarAnnualCalendar holidays = new AnnualCalendar();②五一劳动节Calendar laborDay = new GregorianCalendar();laborDay.add(Calendar.MONTH,5);laborDay.add(Calendar.DATE,1);holidays.setDayExcluded(laborDay,
true); ②-1：排除的日期，如果设置为false则为包含③国庆节Calendar nationalDay = new GregorianCalendar();nationalDay.add(Calendar.MONTH,10);nationalDay.add(Calendar.DATE,1);holidays.setDayExcluded(nationalDay, true);③-1：排除该日期scheduler.addCalendar("holidays", holidays, false, false);④向Scheduler注册日历Date
runDate = TriggerUtils.getDateOf(0,0, 10, 1, 4);⑤4月1号 上午10点JobDetail job = new JobDetail("job1", "group1", SimpleJob.class);SimpleTrigger trigger = new SimpleTrigger("trigger1", "group1",runDate,null,SimpleTrigger.REPEAT_INDEFINITELY,60L * 60L * 1000L);trigger.setCalendarName("holidays");⑥让Trigger应用指定的日历规则scheduler.scheduleJob(job,
trigger);scheduler.start();//实际应用中主线程不能停止，否则Scheduler得不到执行，此处从略}}由于节日是每年重复的，所以使用org.quartz.Calendar的AnnualCalendar实现类，通过②、③的代码，指定五一和国庆两个节日并通过AnnualCalendar#setDayExcluded(Calendar day, boolean exclude)方法添加这两个日期。exclude为true时表示排除指定的日期，如果为false时表示包含指定的日期。在定制好org.quartz.Calendar后，还需要通过Scheduler#addCalendar(String
calName, Calendar calendar, boolean replace, boolean updateTriggers)进行注册，如果updateTriggers为true，Scheduler中已引用Calendar的Trigger将得到更新，如④所示。在⑥处，我们让一个Trigger指定使用Scheduler中代表节日的Calendar，这样Trigger就会避开五一和国庆这两个特殊日子了。