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调度框架Quartz

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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SimpleTrigger
SimpleTrigger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JobDetail

scheduler.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CronTrigger
CronTrigger 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





文章出处:http://www.diybl.com/course/3_program/java/javashl/20081117/151154.html
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