SpringBoot @Schedule使用注意与原理

简介

之前使用@Schedule一直没有遇到什么问题，那种拿来就用的感觉还挺好，最近使用@Schedule遇到一点问题，才仔细的研究了一下@Schedule的一些细节和原理问题。

这篇文章就将分享一下，使用@Schedule一些可能被忽略的问题。

注意事项

@Schedule默认线程池大小

我相信@Schedule默认线程池大小的问题肯定是被很多拿来就用的朋友忽略的问题，默认情况下@Schedule使用线程池的大小为1。

一般情况下没有什么问题，但是如果有多个定时任务，每个定时任务执行时间可能不短的情况下，那么有的定时任务可能一直没有机会执行。

有兴趣的朋友，可以试一下：

@Component
public class BrigeTask {

    private static final DateTimeFormatter FORMATTER = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    @Scheduled(cron = "*/5 * * * * ?")
    private void cron() throws InterruptedException {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-cron:" + LocalDateTime.now().format(FORMATTER));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(6);
    }

    @Scheduled(fixedDelay = 5000)
    private void fixedDelay() throws InterruptedException {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-fixedDelay:" + LocalDateTime.now().format(FORMATTER));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(6);
    }

    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    private void fixedRate() throws InterruptedException {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-fixedRate:" + LocalDateTime.now().format(FORMATTER));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(6);
    }
}
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上面的任务中，fixedDelay与cron，可能很久都不会被执行。

要解决上面的问题，可以把执行任务的线程池设置大一点，怎样设置通过实现SchedulingConfigurer接口，在configureTasks方法中配置，这种方式参见后面的代码，这里可以直接注入一个TaskScheduler来解决问题。

@Bean
public TaskScheduler taskScheduler() {
    ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
    taskScheduler.setPoolSize(5);
    return taskScheduler;
}
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当然也可以使用ScheduledExecutorService：

@Bean
public ScheduledExecutorService scheduledExecutorService() {
    return Executors.newScheduledThreadPool(10);
}
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为啥这样有效，请参考后面@Schedule原理。

固定延迟与固定速率

@Schedule的三种方式cron、fixedDelay、fixedRate不管线程够不够都会阻塞到上一次执行完成，才会执行下一次。

如果任务方法执行时间非常短，上面三种方式其实基本没有太多的区别。

如果，任务方法执行时间比较长，大于了设置的执行周期，那么就有很大的区别。例如，假设执行任务的线程足够，执行周期是5s，任务方法会执行6s。

cron的执行方式是，任务方法执行完，遇到下一次匹配的时间再次执行，基本就会10s执行一次，因为执行任务方法的时间区间会错过一次匹配。

fixedDelay的执行方式是，方法执行了6s，然后会再等5s再执行下一次，在上面的条件下，基本就是每11s执行一次。

fixedRate的执行方式就变成了每隔6s执行一次，因为按固定区间执行它没5s就应该执行一次，但是任务方法执行了6s，没办法，只好6s执行一次。

上面的结论都可以通过，最上面的示例验证，有兴趣的朋友可以调整一下休眠时间测试一下。

SpringBoot @Schedule原理

在SpringBoot中，我们使用@EnableScheduling来启用@Schedule。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Import(SchedulingConfiguration.class)
@Documented
public @interface EnableScheduling {

}
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EnableScheduling注解没什么特殊，需要注意import了SchedulingConfiguration。

SchedulingConfiguration一看名字就知道是一个配置类，肯定是为了添加相应的依赖类。

@Configuration
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
public class SchedulingConfiguration {

	@Bean(name = TaskManagementConfigUtils.SCHEDULED_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)
	@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
	public ScheduledAnnotationBeanPostProcessor scheduledAnnotationProcessor() {
		return new ScheduledAnnotationBeanPostProcessor();
	}
}
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我们可以看到在SchedulingConfiguration创建了一个ScheduledAnnotationBeanPostProcessor。

看样子SpringBoot定时任务的核心就是ScheduledAnnotationBeanPostProcessor类了，下面我们来看一看ScheduledAnnotationBeanPostProcessor类。

ScheduledAnnotationBeanPostProcessor

public class ScheduledAnnotationBeanPostProcessor
		implements ScheduledTaskHolder, MergedBeanDefinitionPostProcessor, DestructionAwareBeanPostProcessor,
		Ordered, EmbeddedValueResolverAware, BeanNameAware, BeanFactoryAware, ApplicationContextAware,
		SmartInitializingSingleton, ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>, DisposableBean {
}
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ScheduledAnnotationBeanPostProcessor实现了很多接口，这里重点关注2个，ApplicationListener和DestructionAwareBeanPostProcessor。

DestructionAwareBeanPostProcessor封装任务

DestructionAwareBeanPostProcessor继承了BeanPostProcessor。

BeanPostProcessor相信大家已经非常熟悉了，就是在Bean创建执行setter之后，在自定义的afterPropertiesSet和init-method前后提供拦截点，大致执行的先后顺序是：

Bean实例化 -> setter -> BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization ->
-> InitializingBean#afterPropertiesSet -> init-method -> BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

我们看一下ScheduledAnnotationBeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization方法：

@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;
}
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简单说一下流程：

找到所有的Schedule方法，把它封装为ScheduledMethodRunnable类(ScheduledMethodRunnable类实现了Runnable接口)，并把其做为一个任务注册到ScheduledTaskRegistrar中。

如果对具体的逻辑感兴趣，可以从postProcessAfterInitialization方法顺着processScheduled方法一次debug。

ApplicationListener执行任务

前面我们介绍通过BeanPostProcessor解析出了所有的任务，接下来要做的事情就是提交任务了。

@Override
public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
    if (event.getApplicationContext() == this.applicationContext) {
        // Running in an ApplicationContext -> register tasks this late...
        // giving other ContextRefreshedEvent listeners a chance to perform
        // their work at the same time (e.g. Spring Batch's job registration).
        finishRegistration();
    }
}
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ScheduledAnnotationBeanPostProcessor监听的事件是ContextRefreshedEvent，就是在容器初始化，或者刷新的时候被调用。

监听到ContextRefreshedEvent事件之后，值调用了finishRegistration方法，这个方法的基本流程如下：

1. 找到容器中的SchedulingConfigurer，并调用它的configureTasks，SchedulingConfigurer的作用主要就是配置ScheduledTaskRegistrar类，例如线程池等参数，例如：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.SchedulingConfigurer;
import org.springframework.scheduling.config.ScheduledTaskRegistrar;

import java.util.concurrent.Executors;

@Configuration
public class MyScheduleConfig implements SchedulingConfigurer {

    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
        taskRegistrar.setScheduler(Executors.newScheduledThreadPool(10));
    }
}
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2. 调用ScheduledTaskRegistrar的afterPropertiesSet方法执行任务，如果对具体的逻辑感兴趣，可以阅读ScheduledTaskRegistrar的scheduleTasks方法。

关于为啥直接在容器中注入一个TaskScheduler、ScheduledExecutorService也可以有效，也可以在finishRegistration方法中找到答案。