Spring Boot提供了一个叫做Spring Task的任务调度工具，支持注解和配置文件形式，支持Cron表达式，使用简单且功能强大。正好在项目中使用到了这个工具，并且遇到了问题，现把遇到的问题以及解决方案与大家分享，欢迎批评指正！

一、问题背景

       首先介绍一下如何在Spring Boot项目中使用定时任务（Spring Task），本文以Maven项目为例，使用dubbo框架，使用MySQL数据库和MyBatis ORM，以基于注解（annotation）的方式来实现。
       在Spring Boot项目中，我们可以很优雅的使用注解来实现定时任务，首先创建项目，导入依赖：

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <optional>true</optional>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    <scope>test</scope>
  </dependency>
</dependencies>

       启动类中加入@EnableScheduling让注解@Scheduled生效。基于注解的@Scheduled默认为单线程，开启多个定时任务时，任务的执行和调度时机会受上一个任务执行时间的影响。庆幸地是，Spring Task支持多线程异步执行，只需简单地使用config配置类的方式添加相应的配置即可。新建一个AsyncTaskConfig类，以便使Spring Task多线程异步执行方式生效，同时对其进行相应的配置。AsyncTaskConfig类如下：

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncTaskConfig {
     /*
    此处成员变量应该使用@Value从配置中读取，此处仅为演示目的。
     */
    private int corePoolSize = 5;
    private int maxPoolSize = 10;
    private int queueCapacity = 5;
    
@Bean
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

注解说明如下：
@Configuration：表明该类是一个配置类
@EnableAsync：开启异步事件的支持
       然后在定时任务的类或者方法上添加@Async，之后每一个定时任务都会跑在不同的线程中。
       OK！Spring Task就是这么简单！到此为止，定时任务在本地执行一点问题都没有！
       本以为大功告成，谁知在测试环境部署的时候出了问题！同一个定时任务被执行了多次，造成数据库中数据混乱（由于业务保密需要，具体不详述）。为什么会这样呢？突然想起原来测试环境部署在多个节点之上，每个节点都会在相同的时间执行相同的任务。因为dubbo服务部署在不同节点的JVM里面，而不同节点的JVM之间并没有通信机制，都是各自独立的，所以每个节点都会根据定时任务的配置来执行同样的任务。考虑问题还是不周全啊！
       顺便多说一句，这里强烈建议测试环境（test env）要和生产环境（product env）完全一致，这样才能尽早发现问题，以免在生产环境中造成不必要的损失，那可以真金白银哦！

二、解决方案

       前面已经找到了问题的根源，那接下来我们就要考虑如何解决这个问题。Spring Task并不是为分布式环境设计的，在分布式环境下，这种定时任务是不支持集群配置的，如果部署到多个节点上，各个节点之间并没有任何协调通讯机制，因为集群的节点之间是不会共享任务信息的，每个节点上的任务都会按时执行。
       当然可以使用比较重量级的分布式定时任务框架，比如：Elastic Job。还有一种比较直接的方案就是把定时任务分离出来，成为一个单独的服务，只在一个节点上部署。但是这样既要修改项目工程又得改变部署方式，故未采用这种方案。
       另一种想法是在全局缓存中设置一个全局锁，拿到这个锁的节点执行相应的任务。不过这样就得依赖Redis，我们还是希望项目能够比较独立的运行，减少对其他服务的依赖。
       最终我们选择了用数据库+乐观锁的方式来解决任务互斥访问的问题。大致的思路是这样的，声明一把全局的“锁”作为互斥量，哪个应用服务器拿到这把“锁”，就有执行任务的权利，未拿到“锁”的应用服务器不进行任何任务相关的操作。另外就是这把“锁”最好还能在下次任务执行时间点前失效。
       具体实现中，我们在MySQL中新建了一张表job_locks，其中每一条记录代表了一个定时任务的全局锁，同时这条记录也存储了任务当前的状态（status字段，运行还是空闲），另外每条记录还有一个version字段来标识版本，以便实现乐观锁机制。当定时任务触发的时刻，集群中的节点同时读取该条数据，将version字段的值一同读出，然后再更新该条数据，将任务状态由空闲更新为运行，同时对version值加一。提交更新的时候，判断数据库表对应记录的当前版本信息与取出来的version值进行比对，如果数据库表当前版本号与取出来的version值相等，则予以更新，否则更新失败。在这种竞争的情况下，只有一个节点可以成功更新数据库记录，我们认为它获取了全局锁，只有它可以执行定时任务，那些更新数据库记录失败的节点则认为未能获取全局锁，不再执行定时任务。任务执行完毕之后，获取全局锁的节点要释放全局锁，即将对应数据库记录的status字段由运行改为空闲，以便下次继续竞争全局锁。

三、使用方法

       本小结来对如何使用该方案进行详细介绍。
       首先在Mysql数据库中新建job_locks表，对应一个定时任务新增一条记录。

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- Table structure for job_locks
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `job_locks`;
CREATE TABLE `job_locks` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT 'job名称',
  `status` tinyint(4) DEFAULT '0' COMMENT 'job状态：0-空闲，1-运行',
  `description` varchar(255) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL COMMENT 'job描述',
  `create_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `update_time` timestamp NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
  `version` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '版本',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

-- ----------------------------
-- Records of job_locks
-- ----------------------------
BEGIN;
INSERT INTO `job_locks` VALUES (1, 'job-name', 0, 'job描述 ', '2019-05-19 21:22:38', '2019-05-19 21:22:38', 0);
COMMIT;

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

注意事项：id为主键且自增。

       在Mybatis的Mapper XML（JobLocksMapper.xml）文件中新增如下两个update语句，我是使用Mybatis Generator（简称MBG）来生成实体类，Mapper接口类，Mapper XML文件的。

 <update id="requireLock" parameterType=" Entity.JobLocks">
    <![CDATA[
        update job_locks
        set status = 1, version=version + 1
        where id = #{id,jdbcType=INTEGER} and version =#{version,jdbcType=BIGINT} and status = 0
]]>
  </update>
  <update id="releaseLock" parameterType=" Entity.JobLocks">
    <![CDATA[
        update job_locks
        set status = 0
        where id = #{id,jdbcType=INTEGER} and status = 1
    ]]>
  </update>

注意事项：更新时主键id作为第一个查询条件，这样保证更新时使用行锁而不是表锁。因为MySQL的innoDB引擎是支持行锁的，但是行锁建立在索引之上。

       同时在Mapper接口类（JobLocksMapper.java）中增加两个接口，分别对应两个update语句，如下所示：

int requireLock(JobLocks record);
int releaseLock(JobLocks record);

       接下来在Dubbo框架内新建JobLocksService.java接口定义以及实现类JobLocksServiceImpl.java。
JobLocksService.java文件：

package <yourpackage>.;

import com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.rest.support.ContentType;
import <yourpackage>.Entity.JobLocks;
import javax.ws.rs.Consumes;
import javax.ws.rs.POST;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;

@Path("jobLocksService")
@Consumes({MediaType.APPLICATION_JSON, MediaType.APPLICATION_XML, MediaType.TEXT_HTML, MediaType.APPLICATION_XHTML_XML})
@Produces({ContentType.APPLICATION_JSON_UTF_8, ContentType.TEXT_XML_UTF_8})
public interface JobLocksService {

    @POST
    @Path(value = "selectByPrimaryKey")
    JobLocks selectByPrimaryKey(Integer id);

    @POST
    @Path(value = "requireLock")
    int requireLock(JobLocks record);

    @POST
    @Path(value = "releaseLock")
    int releaseLock(JobLocks record);
}

JobLocksServiceImpl.java文件：

package <yourpackage>;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import <yourpackage>.Entity.JobLocks;
import <yourpackage>.Repository.JobLocksMapper;
import <yourpackage>.Service.JobLocksService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
@Slf4j
public class JobLocksServiceImpl implements JobLocksService {

    @Autowired
    JobLocksMapper jobLocksMapper;

    @Override
    public JobLocks selectByPrimaryKey(Integer id) {
        return jobLocksMapper.selectByPrimaryKey(id);
    }

    @Override
    public int requireLock(JobLocks record) {
        return jobLocksMapper.requireLock(record);
    }

    @Override
    public int releaseLock(JobLocks record) {
        return jobLocksMapper.releaseLock(record);
    }
}

       在Provider和Consumer中配置JobLocksService，通过Dubbo实现服务的调用与消费。

       最后按照下面的例子中的方式进行调用。

@Component
@Slf4j
public class ScheduledUtil {

    @Autowired
    JobLocksService jobLocksService;

    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
    @Async
    public void scheduled(){
        JobLocks jobLocks = null;
        log.info("Current Thread:" + Thread.currentThread().getName());

        
        // 查询id=1的记录，对应一个定时任务
        jobLocks = jobLocksService.selectByPrimaryKey(1);
        if(null != jobLocks && jobLocks.getStatus() == 0) {
            int result = jobLocksService.requireLock(jobLocks);
            if(result == 1) {   // get the lock successfully
                try{
                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " got the lock of job " + jobLocks.getName());
                    
                    // 在此执行你的定时任务

                    // 用来客服集群中多个节点的时间漂移问题
                    Thread.sleep(10 * 1000);
                     
                    log.info(jobLocks.getName() + " is done!");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    if(null != jobLocks)
                        jobLocksService.releaseLock(jobLocks);
                }
            }
        }   
    }
}

需要强调和注意的事项如下：

1. requireLock和releaseLock必须成对使用；

2. releaseLock必须放在finally语句块中，以保证锁能够被释放；

3. 集群中的节点可能存在时间不同步的现象，所以可以酌情在定时任务执行完成之后添加一定时间的sleep，以客服节点服务器的时间漂移问题。

   2019年5月21日星期二 于团结湖瑞辰国际中心