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SpringBoot定时任务@Scheduled的多线程使用

极简笔记
2023-04-21 / 0 评论 / 0 点赞 / 494 阅读 / 2,441 字 / 正在检测是否收录...
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本文最后更新于 2023-04-21,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

本文讲解Spring Boot定时任务@Scheduled的多线程原理以及如何加入线程池来处理定时任务。

一、@Scheduled注解简介

@Scheduled是Spring框架中的一个注解,它可以用于配置定时任务,使得方法可以按照规定的时间间隔定时执行。在使用该注解时,我们可以指定任务的执行时间、循环周期、并发数等参数,从而实现定时任务的功能。在Spring Boot中,@Scheduled注解可以直接应用于方法上。

二、@Scheduled的多线程机制

在Spring Boot中,@Scheduled注解是基f于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后,Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池,并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后,在指定的时间到来之后,线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕,在下一个周期到达时,线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式,@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务f于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后,Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池,并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后,在指定的时间到来之后,线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕,在下一个周期到达时,线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式,@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务。

三、@Scheduled的多线程问题

虽然@Scheduled注解非常便捷,但是它也存在一些多线程的问题,主要体现在以下两个方面:

  1. 定时任务未执行完毕时,后续任务可能会受到影响

在使用@Scheduled注解时,我们很容易忽略一个问题:如果定时任务在执行时,下一个周期的任务已经到了,那么后续任务可能会受到影响。例如,我们定义了一个间隔时间为5秒的定时任务A,在第1秒时开始执行,需要执行10秒钟。在第6秒时,定时任务A还没有结束,此时下一个周期的任务B已经开始等待执行。如果此时线程池中没有足够的空闲线程,那么定时任务B就会被阻塞,无法执行。

  1. 多个定时任务并发执行可能导致资源竞争

在某些情况下,我们可能需要编写多个定时任务,这些定时任务可能涉及到共享资源,例如数据库连接、缓存对象等。当多个定时任务同时执行时,就会存在资源竞争的问题,可能会导致数据错误或者系统崩溃。

四、@Scheduled加入线程池来处理定时任务

为了避免上述问题,可以将@Scheduled任务交给线程池进行处理。在Spring Boot中,可以通过以下两种方式来将@Scheduled任务加入线程池:

  1. 使用@EnableScheduling + @Configuration配置ThreadPoolTaskScheduler
@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskSchedulerConfig {
    @Bean
    public TaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        scheduler.setPoolSize(10);
        scheduler.initialize();
        return scheduler;
    }
}

在上述代码中,我们通过配置ThreadPoolTaskScheduler来创建一个线程池,并使用@EnableScheduling注解将定时任务开启。其中,setPoolSize方法可以设置线程池的大小,默认为1。

  1. 使用ThreadPoolTaskExecutor
@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskExecutorConfig {
    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(50);
        executor.setQueueCapacity(1000);
        executor.setKeepAliveSeconds(60);
        executor.setThreadNamePrefix("task-executor-");
        return executor;
    }
}

在上述代码中,我们通过配置ThreadPoolTaskExecutor来创建一个线程池,并使用@EnableScheduling注解将定时任务开启。其中setCorePoolSize、setMaxPoolSize、setQueueCapacity、setKeepAliveSeconds等方法可以用于配置线程池的大小和任务队列等参数。

五、@Scheduled详细分析

在Spring Boot中,@Scheduled注解是基于Java的ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor实现的。当我们配置了一个定时任务后,Spring Boot会首先创建一个ScheduledThreadPoolExecutor线程池,并将定时任务添加到该线程池中等待执行。然后,在指定的时间到来之后,线程池会为该定时任务分配一个线程来执行。如果该定时任务还未执行完毕,在下一个周期到达时,线程池会为该任务再次分配一个线程来执行。通过这种方式,@Scheduled可以非常方便地实现周期性的定时任务。

虽然@Scheduled注解非常便捷,但是它也存在一些多线程的问题,主要体现在以下两个方面:

1. 定时任务未执行完毕时,后续任务可能会受到影响

在使用@Scheduled注解时,我们很容易忽略一个问题:如果定时任务在执行时,下一个周期的任务已经到了,那么后续任务可能会受到影响。例如,我们定义了一个间隔时间为5秒的定时任务A,在第1秒时开始执行,需要执行10秒钟。在第6秒时,定时任务A还没有结束,此时下一个周期的任务B已经开始等待执行。如果此时线程池中没有足够的空闲线程,那么定时任务B就会被阻塞,无法执行。

解决方案:

针对上述问题,我们可以采用以下两种方案来解决:

方案一:修改线程池大小

为了避免因为线程池中线程数量不足引起的问题,我们可以对线程池进行配置,提高线程池的大小,从而确保有足够的空闲线程来处理定时任务。

例如,我们可以在application.properties或application.yml或者使用@EnableScheduling + @Configuration来配置线程池大小:

spring.task.scheduling.pool.size=20

2. 多个定时任务并发执行可能导致资源竞争

在某些情况下,我们可能需要编写多个定时任务,这些定时任务可能涉及到共享资源,例如数据库连接、缓存对象等。当多个定时任务同时执行时,就会存在资源竞争的问题,可能会导致数据错误或者系统崩溃。

解决方案:

为了避免由于多个定时任务并发执行导致的资源竞争问题,我们可以采用以下两种方案来解决:

方案一:使用锁机制

锁机制是一种常见的解决多线程并发访问共享资源的方式。在Java中,我们可以使用synchronized关键字或者Lock接口来实现锁机制。

例如,下面是一个使用synchronized关键字实现锁机制的示例:

private static Object lockObj = new Object();

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){
    synchronized(lockObj){
        // 定时任务要执行的内容
    }
}

在上述代码中,我们定义了一个静态对象lockObj,用来保护共享资源。在定时任务执行时,我们使用synchronized关键字对lockObj进行加锁,从而确保多个定时任务不能同时访问共享资源。

方案二:使用分布式锁

除了使用传统的锁机制外,还可以使用分布式锁来解决资源竞争问题。分布式锁是一种基于分布式系统的锁机制,它可以不依赖于单个JVM实例,从而能够保证多个定时任务之间的资源访问不会冲突。

在Java开发中,我们可以使用ZooKeeper、Redis等分布式系统来实现分布式锁机制。例如,使用Redis实现分布式锁的示例代码如下:

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void doSomething(){
    String lockKey = "lock:key";
    String value = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, value, 5L, TimeUnit.SECONDS);
    if(result){
        try{
            // 定时任务要执行的内容
        }finally{
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

在上述代码中,我们使用Redis实现了分布式锁机制。具体而言,我们在定时任务执行时,首先向Redis中写入一个键值对,然后检查是否成功写入。如果成功写入,则表示当前定时任务获得了锁,可以执行接下来的操作。在定时任务执行完毕后,我们再从Redis中删除该键值对,释放锁资源。

六、总结

通过以上的分析,我们可以了解到:虽然@Scheduled注解能够非常方便地实现定时任务的功能,但是它也存在一些多线程的问题。为此,需要注意到这些问题,并采取相应的措施来避免它们的出现。在实际开发中,可以结合使用线程池、异步线程池、锁机制、分布式锁等方式,达到最佳的效果。

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