Quartz原理分析

一、Quartz概念

Quartz是一个优秀的任务调度框架, 具有以下特点:

  • 强大的调度功能,例如支持丰富多样的调度方法,可以满足各种常规及特殊需求;
  • 负载均衡
  • 高可用

调度器:scheduler

任务调度的控制器,负责定时任务的调度,并且提供任务和触发器的增删改查等api方法。

任务:job

job是实际被调度的任务,每个任务必须指定具体执行任务的实现类,实现类需要继承QuartzJobBean或者实现org.quartz.Job接口,具体的业务逻辑写在execute方法里面。
是否支持并发的注解:@DisallowConcurrentExecution

触发器:trigger

trigger用来定义调度时间的概念,即按什么样时间规则去触发任务。主要几种类型:

  • SimpleTrigger:简单触发器,从某个时间开始,每隔多少时间触发,重复多少次。
  • CronTrigger:使用cron表达式定义触发的时间规则,如"0 0 0,2,4 1/1 * ? *" 表示每天的0,2,4点触发。
  • DailyTimeIntervalTrigger:每天中的一个时间段,每N个时间单元触发,时间单元可以是毫秒,秒,分,小时
  • CalendarIntervalTrigger:每N个时间单元触发,时间单元可以是毫秒,秒,分,小时,日,月,年。

trigger状态:
-WAITING,

  • ACQUIRED,
  • EXECUTING,
  • COMPLETE,
  • BLOCKED,
  • ERROR,
  • PAUSED,
  • PAUSED_BLOCKED,
  • DELETED
Quartz核心元素关系图.png
Quartz线程视图.png

Scheduler 调度线程主要有两个: 执行常规调度的线程,和执行 misfired trigger 的线程。常规调度线程轮询存储的所有 trigger,如果有需要触发的 trigger,即到达了下一次触发的时间,则从任务执行线程池获取一个空闲线程,执行与该 trigger 关联的任务。Misfire 线程是扫描所有的 trigger,查看是否有 misfired trigger,如果有的话根据 misfire 的策略分别处理。

Quartz 调度线程流程图

未正常触发的任务:misfire job

没有在正常触发时间点触发的任务。主要由一下几种情况导致:

  • 触发时间在应用不可用的时间内,比如重启
  • 上次的执行时间过长,超过了下次触发的时间
  • 任务被暂停一段时间后,重新被调度的时间在下次触发时间之后

处理misfire job的策略,需要在创建trigger的时候配置,每种trigger对应的枚举值都不同,具体在接口里面有定义。CronTrigger有2种处理misfire的策略:

处理策略 描述
MISFIRE_INSTRUCTION_FIRE_ONCE_NOW 立即触发一次
MISFIRE_INSTRUCTION_DO_NOTHING 忽略,不处理,等待下次触发

之间的关系:

scheduler由工厂类SchedulerFactory创建,主要负责job和trigger的持久化管理,包括新增、删除、修改、触发、暂停、恢复调度、停止调度等;

一个job可以关联多个trigger,但是一个trigger只能关联一个job。

Quzrtz执行原理

单机模式

单机模式基本使用

(TODO)

单机模式原理分析

  1. scheduler是一个计划调度器容器(总部),容器里面可以盛放众多的JobDetail和trigger,当容器启动后,里面的每个JobDetail都会根据trigger按部就班自动去执行。
  2. JobDetail是一个可执行的工作,它本身可能是有状态的。
  3. Trigger代表一个调度参数的配置,什么时候去调。
    4.当JobDetail和Trigger在scheduler容器上注册后,形成了装配好的作业(JobDetail和Trigger所组成的一对儿),就可以伴随容器启动而调度执行了。
  4. scheduler是个容器,容器中有一个线程池,用来并行调度执行每个作业,这样可以提高容器效率。
quartz原理图

集群模式

Quartz的集群模式指的是一个集群下多个节点管理同一批任务的调度,通过共享数据库的方式实现,保证同一个任务到达触发时间的时候,只有一台机器去执行该任务。每个节点部署一个单独的quartz实例,相互之间没有直接数据通信。

集群模式基本使用

(TODO)


Quartz集群模式部署

集群模式原理分析

quartz集群是通过数据库表来感知其他的应用的,各个节点之间并没有直接的通信。只有使用持久的JobStore才能完成Quartz集群。
数据库表:以前有12张表,现在只有11张表,现在没有存储listener相关的表,多了QRTZ_SIMPROP_TRIGGERS表:

Table name Description
QRTZ_CALENDARS 存储Quartz的Calendar信息
QRTZ_CRON_TRIGGERS 存储CronTrigger,包括Cron表达式和时区信息
QRTZ_FIRED_TRIGGERS 存储与已触发的Trigger相关的状态信息,以及相联Job的执行信息
QRTZ_PAUSED_TRIGGER_GRPS 存储已暂停的Trigger组的信息
QRTZ_SCHEDULER_STATE 存储少量的有关Scheduler的状态信息,和别的Scheduler实例
QRTZ_LOCKS 存储程序的悲观锁的信息
QRTZ_JOB_DETAILS 存储每一个已配置的Job的详细信息
QRTZ_SIMPLE_TRIGGERS 存储简单的Trigger,包括重复次数、间隔、以及已触的次数
QRTZ_BLOG_TRIGGERS Trigger作为Blob类型存储
QRTZ_TRIGGERS 存储已配置的Trigger的信息
QRTZ_SIMPROP_TRIGGERS

QRTZ_LOCKS就是Quartz集群实现同步机制的行锁表,包括以下几个锁:

  • CALENDAR_ACCESS
  • JOB_ACCESS
  • MISFIRE_ACCESS
  • STATE_ACCESS
  • TRIGGER_ACCESS

负责任务调度的几个线程:
(1)任务执行线程:通常使用一个线程池(SimpleThreadPool)维护一组线程,负责实际每个job的执行。
(2)Scheduler调度线程QuartzSchedulerThread :轮询存储的所有 trigger,如果有需要触发的 trigger,即到达了下一次触发的时间,则从任务执行线程池获取一个空闲线程,执行与该 trigger 关联的任务。
(3)处理misfire job的线程MisfireHandler:轮训所有misfire的trigger,原理就是从数据库中查询所有下次触发时间小于当前时间的trigger,按照每个trigger设定的misfire策略处理这些trigger。

参考资料

  1. Quartz集群原理分析
  2. 深入解读Quartz的原理
  3. quartz (从原理到应用)详解篇
  4. 美团技术团队 Quartz应用与集群原理分析
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