細數那些使用過的定時器

前言

何爲定時器，說白了就是指定一個延遲時間，到期執行，就像咱們早上定的鬧鈴同樣，天天定點提醒咱們起牀；固然在咱們各個系統中也是無處不在，好比定時備份數據，定時拉取文件，定時刷新數據等等；定時器工具也是層出不窮好比Timer，ScheduledExecutorService，Spring Scheduler，HashedWheelTimer(時間輪)，Quartz，Xxl-job/Elastic-job等；本文將對這些定時器工具作個簡單介紹和對比，都在哪些場景下使用。

Timer

Timer能夠說是JDK提供最先的一個定時器了，使用簡單，功能也相對來講比較簡單；能夠指定固定時間後觸發，固定時間點觸發，固定頻率觸發；

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "  === task1");
    }
}, 1000, 1000);

時間默認爲毫秒，表示延遲一秒後執行任務，而且頻率爲1秒執行任務；Timer內部使用TaskQueue存聽任務，使用TimerThread單線程用來執行任務：

private final TaskQueue queue = new TaskQueue();
private final TimerThread thread = new TimerThread(queue);

TimerThread內部是一個while(true)循環，不停的從TaskQueue中獲取任務執行；固然每次添加到TaskQueue中的任務會進行排序，經過nextExecutionTime來進行排序，這樣TimerThread每次均可以獲取到最近執行的任務；
Timer有兩大缺點：

• TimerTask中出現未捕獲的異常，影響Timer；
• 由於是單線程執行某個任務執行時間過長會影響其餘認爲的精確度；

正由於Timer存在的一些缺點，JDK1.5出現了新的定時器ScheduledExecutorService；

ScheduledExecutorService

JDK1.5提供了線程池的功能，ScheduledExecutorService是一個接口類，具體實現類是ScheduledThreadPoolExecutor繼承於ThreadPoolExecutor；

ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + " === " + System.currentTimeMillis() + " === task1");
    }
}, 1000, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

比起Timer能夠配置多個線程去執行定時任務，同時異常任務並不會中斷ScheduledExecutorService，線程池的幾個核心配置：

• corePoolSize：核心線程數量，若是線程池中的線程少於此數目，則在執行任務時建立，核心線程不會被回收；
• maximumPoolSize：容許的最大線程數，當線程數量達到corePoolSize且workQueue隊列滿了，會建立線程；
• keepAliveTime：超過corePoolSize空閒時間；
• unit：keepAliveTime的單位；
• workQueue：當線程超過corePoolSize，新的任務會被加入到隊列中等待；
• threadFactory：建立線程的工廠類；
• handler：線程池拒絕策略，包括：AbortPolicy，DiscardPolicy，DiscardOldestPolicy，CallerRunsPolicy策略，固然也能夠本身擴展；

ScheduledExecutorService中添加的任務會被包裝成一個ScheduledFutureTask類，同時將任務放入DelayedWorkQueue隊列中是一個BlockingQueue；相似Timer也會根據加入任務觸發時間的前後進行排序，而後線程池中的Worker會到Queue中獲取任務執行；

Spring Scheduler

Spring提供了xml和註解方式來配置調度任務，以下面xml配置：

<!-- 建立一個調度器 -->
<task:scheduler id="scheduler" />
<!-- 配置任務類的bean -->
<bean id="helloTask" class="com.spring.task.HelloTask"></bean>
<task:scheduled-tasks scheduler="scheduler">
    <!-- 每2秒執行一次 -->
    <task:scheduled ref="helloTask" method="say" cron="0/2 * * * * ?" />
</task:scheduled-tasks>

Spring提供了cron表達式的支持，而且能夠直接配置執行指定類中的指定方法，對使用者來講更加方便和簡單；可是其內部仍是使用的ScheduledThreadPoolExecutor線程池；

HashedWheelTimer

Netty提供的一個定時器，用於定時發送心跳，使用的是時間輪算法；HashedWheelTimer是一個環形結構，能夠類比成一個時鐘，整個環形結構由一個個小格組成，每一個小格能夠存放不少任務，隨着時間的流逝，指針轉動，而後執行當前指定格子中的任務；任務經過取模的方式決定其應該放在哪一個格子，有點相似hashmap；

HashedWheelTimer hashedWheelTimer = new HashedWheelTimer(1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 16);
hashedWheelTimer.newTimeout(new TimerTask() {
    @Override
    public void run(Timeout timeout) throws Exception {
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "  === executed");
    }
}, 1, TimeUnit.SECONDS);

其中初始化的三個參數分別是：

• tickDuration：每一格的時長；
• unit：tickDuration的單位；
• ticksPerWheel：時間輪總共有多少格；

如上面實例配置的參數，每一格時長1秒，時間輪總共16格，若是延遲1秒執行，那就放到編號1的格子中，從0開始；若是延遲18秒，那麼會放到編號爲2的格子中，同時指定remainingRounds=1，表示第幾輪被調用，每轉一輪remainingRounds-1，知道remainingRounds=0纔會被執行；

Quartz

以上介紹的幾種定時器都是進程內的調度，而Quartz提供了分佈式調度，全部被調度的任務均可以存放到數據庫中，每一個業務節點經過搶佔式的方式去獲取須要執行的任務，其中一個節點出現問題並不影響任務的調度；

<bean id="dataSource" class="com.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource"
    destroy-method="close">
    <property name="driverClass" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
    <property name="jdbcUrl" value="jdbc:mysql://localhost:3306/quartz" />
    <property name="user" value="root" />
    <property name="password" value="root" />
</bean>
<bean id="scheduler"
    class="org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean">
    <property name="schedulerName" value="myScheduler"></property>
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
    <property name="configLocation" value="classpath:quartz.properties" />
    <property name="triggers">
        <list>
            <ref bean="firstCronTrigger" />
        </list>
    </property>
</bean>

更多關於Quartz的介紹能夠參考本人以前的文章：

• Spring整合Quartz分佈式調度
• Quartz數據庫表分析
• Quartz調度源碼分析
• 基於Netty+Zookeeper+Quartz調度分析

固然Quartz自己也有不足的地方：底層調度依賴數據庫的悲觀鎖，誰先搶到誰調度，這樣會致使節點負載不均衡；還有調度和執行耦合在一塊兒，致使調度器會受到業務的影響；

Xxl-job/Elastic-job

正由於Quartz存在着不少不足的地方，基於Quartz實現的分佈式調度解決方案出現了包括Xxl-job/Elastic-job等；
總體思路：調度器和執行器拆成不一樣的進程，調度器仍是依賴Quartz自己的調度方式，可是調度的並非具體業務的QuartzJobBean，而是統一的一個RemoteQuartzJobBean，在此Bean中經過遠程調用執行器去執行具體業務Bean；具體的執行器在啓動時註冊到註冊中心(如Zookeeper)中，調度器能夠在註冊中心(如Zookeeper)獲取執行器信息，並經過相關的負載算法指定具體的執行器去執行；
還提供了運維管理界面，能夠管理任務，好比像xxl-job:

固然還有更多其餘的功能，此處就不在介紹了，能夠直接去查看官網；

選擇合適的定時器

其實總體能夠分爲兩大類：進程內定時器包括和分佈式調度器；
進程內定時器：Timer，ScheduledExecutorService，Spring Scheduler，HashedWheelTimer(時間輪)；
分佈式調度器：Quartz，Xxl-job/Elastic-job；因此首先根據須要僅僅只須要進程內的定時器，仍是須要分佈式調度；其次在進程內Timer基本能夠被淘汰了，徹底可使用ScheduledExecutorService來代替，若是系統使用了Spring那固然應該使用Spring Scheduler；下面重點看看ScheduledExecutorService和HashedWheelTimer，ScheduledExecutorService內部使用的是DelayedWorkQueue，任務的新增、刪除會致使性能降低；而HashedWheelTimer並不受任務數量限制，因此若是任務不少而且任務執行時間很短好比心跳，那麼HashedWheelTimer是最好的選擇；HashedWheelTimer是單線程的，若是任務很少而且執行時間過長，影響精確度，而ScheduledExecutorService可使用多線程這時候選擇ScheduledExecutorService更好；最後分佈式調度器裏面Quartz和Xxl-job/Elastic-job，對分佈式調度要求不高的狀況下才會選擇Quartz，否則都應該選擇Xxl-job/Elastic-job。