本文参考自Spring官方文档 34. Task Execution and Scheduling。

在程序中常常有定时任务的需求，例如每隔一周生成一次报表、每个月月末清空用户积分等等。Spring也提供了相应的支持，我们可以非常方便的按时执行任务。

项目准备

这里我使用Gradle来建立项目，然后在build.gradle中添加下面一行。springVersion的值是目前最新的Spring版本'4.3.7.RELEASE'。使用Maven的话也添加相应的行。spring-context会自动引入spring-core等几个最基本的依赖。

compile group: 'org.springframework', name: 'spring-context', version: springVersion

定时任务属于Spring的核心支持部分，所以我们不需要再添加其他的依赖了。所以定时任务功能既可以在命令行程序中使用，也可以在Java Web程序中使用。当然后者可能使用的更广泛一些（毕竟Web程序需要一直运行的嘛）。

这里我们定义两个任务，后面会让它们可以定时执行。

public interface IService {
    void doService();
}

public class SimpleService implements IService {
    @Override
    public void doService() {
        LocalTime time = LocalTime.now();
        System.out.println("This is a simple service:" + time);
    }
}

public class ExpensiveTaskService implements IService {
    @Override
    public void doService() {
        try {
            Thread.sleep(TimeUnit.SECONDS.toMillis(1));
            LocalTime time = LocalTime.now();
            System.out.println("This is an expensive task:" + time);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Spring的任务抽象

TaskExecutor

TaskExecutor接口是任务执行接口，类似于java.util.concurrent.Executor，该接口只有一个方法execute(Runnable task)，用于执行任务。

Spring提供了一组TaskExecutor的实现，详细列表可以看这里34.2.1. TaskExecutor types。要使用它们也很简单，直接注册为Spring Bean，然后注入到程序中即可使用。

TaskScheduler

TaskScheduler接口是定时器的抽象，它的源代码如下。可以看到，该接口包含了一组方法用于指定任务执行的时间。

public interface TaskScheduler {

    ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);

    ScheduledFuture schedule(Runnable task, Date startTime);

    ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Date startTime, long period);

    ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, long period);

    ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Date startTime, long delay);

    ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, long delay);

}

Spring提供了两个实现，一是TimerManagerTaskScheduler，会将任务代理到CommonJ TimerManager实例。第二个是ThreadPoolTaskScheduler，当我们不需要管理线程的时候就可以使用该类。而且它还同时实现了TaskExecutor接口，所以一个ThreadPoolTaskScheduler实例即可同时用于执行定时任务。

Trigger

在定时器接口的方法中我们可以发现一个方法接受Trigger接口， 而Trigger也是一个接口，抽象了触发任务执行的触发器。

Trigger接口有两个实现，先说说比较简单的一个PeriodicTrigger。它直接按照给定的时间间隔触发任务执行。更常用的一个触发器是CronTrigger，它使用Cron表达式指定何时执行任务。下面是Spring官方的一个例子。

scheduler.schedule(task, new CronTrigger("0 15 9-17 * * MON-FRI"));

关于Cron表达式的信息可以参考这篇博客QuartZ Cron表达式。另外还有一个可以在线生成Cron表达式的网站:CroMaker，不过好像需要XX才能访问。而且好像Spring不支持第二个星期一这样的定时器设置，所以如果有这样的需求，需要使用Quartz。

配置任务

任务配置既可以使用Java配置，也可以使用XML配置。不管使用哪种方法，首先需要将要执行的方法所在的类配置为Spring Bean。例如下面就用XML配置注册了两个要执行的任务。

    <bean id="simpleService" class="yitian.study.service.SimpleService"/>
    <bean id="expensiveTaskService"
          class="yitian.study.service.ExpensiveTaskService"/>

Java配置

定时任务

首先看看Java配置。我们需要在配置类上添加@EnableScheduling，如果需要异步的定时任务，还需要添加@Async。

@Configuration
@EnableAsync
@EnableScheduling
public class TaskConfiguration {
}

然后在要执行的方法上添加@Scheduled注解。@Scheduled注解有几个参数，任务会在相应参数的时间下执行。cron参数指定Cron表达式；fixedDelay指定任务执行的间隔，单位是毫秒；initialDelay指定当程序启动后多长时间开始执行第一次任务，单位是毫秒；zone指定任务执行时间所在的时区。下面的例子简单的指定了每隔一秒重复执行一次任务。

public class SimpleService implements IService {
    @Scheduled(fixedDelay = 1000)
    @Override
    public void doService() {
        LocalTime time = LocalTime.now();
        System.out.println("This is a simple service:" + time);
    }
}

异步任务

然后是异步任务，如果任务执行时间比较长的话，我们可以考虑使用异步的任务。当调用异步任务的时候，异步方法直接返回，异步任务会交由相应的任务执行器来执行。在Spring中标记异步方法很简单，直接在方法上使用@Async注解。如果需要指定异步方法使用的执行器，可以向注解传递执行器的名称。异步方法可以返回空值。

@Async("otherExecutor")
void doSomething(String s) {
    // this will be executed asynchronously by "otherExecutor"
}

但是如果异步方法想返回其他值的话，就必须使用Future。不过不仅是java.util.concurrent.Future，异步方法还可以返回Spring的org.springframework.util.concurrent.ListenableFuture和JDK8的java.util.concurrent.CompletableFuture类型。

@Async
Future<String> returnSomething(int i) {
    // this will be executed asynchronously
}

异步方法不仅可以用于定时任务中，在Spring的其他地方也可以使用。例如Spring Data JPA可以使用@Async编写异步的查询方法。

需要注意，异步方法没有对应的XML配置，如果我们想让方法是异步的，只能使用注解。当然也不是完全不行，不过就比较麻烦了，你需要使用AsyncExecutionInterceptor和AOP配合才能达到类似的效果。

如果需要处理异步方法的异常，我们需要实现一个AsyncUncaughtExceptionHandler。下面的异步异常处理器简单的打印异常信息。

public class MyAsyncUncaughtExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void handleUncaughtException(Throwable ex, Method method, Object... params) {
        ex.printStackTrace();
    }
}

然后通过实现AsyncConfigurer接口（Java配置方式）或者task:annotation-driven（XML配置方式）的exception-handler元素来配置。

XML配置

Spring提供了task命名空间，让配置定时任务非常简单。

定时器

task:scheduler会注册一个ThreadPoolTaskScheduler定时器，它只有一个属性线程池大小。默认是1，我们需要根据任务的数量指定一个合适的大小。

    <task:scheduler id="threadPoolTaskScheduler"
                    pool-size="10"/>

执行器

task:executor会注册一个ThreadPoolTaskExecutor执行器，我们可以使用它的相关属性来配置该执行器。默认情况下执行队列是无限的，可能会导致JVM使用完所有内存。因此我们最好指定一个确定的数值。还有一个rejection-policy属性，指定执行器队列满时的执行策略：默认是AbortPolicy，直接抛出异常；如果当系统忙时丢弃某些任务是可接受的，可以使用DiscardPolicy或DiscardOldestPolicy策略；当系统负载较重时还可以使用CallerRunsPolicy，它不会将任务交给执行器线程，而是让调用者线程来执行该任务。最后一个就是keep-alive属性，也就是超出线程池数量 线程完成任务之后的存活时间，单位是秒。

    <task:executor id="threadPoolTaskExecutor"
                   pool-size="10"
                   queue-capacity="10"/>

执行任务

执行任务很简单，使用<task:scheduled-tasks>指定要执行的Bean和方法即可。

    <task:scheduled-tasks>
        <task:scheduled ref="simpleService" method="doService"
                        cron="*/1 * * * * *"/>
        <task:scheduled ref="expensiveTaskService" method="doService"
                        cron="*/2 * * * * *"/>
    </task:scheduled-tasks>

要设置定时的话，只需要指定相应的属性即可。

<task:scheduled-tasks scheduler="myScheduler">
    <task:scheduled ref="beanA" method="methodA" fixed-delay="5000" initial-delay="1000"/>
    <task:scheduled ref="beanB" method="methodB" fixed-rate="5000"/>
    <task:scheduled ref="beanC" method="methodC" cron="*/5 * * * * MON-FRI"/>
</task:scheduled-tasks>

<task:scheduler id="myScheduler" pool-size="10"/>

Quartz集成

Quartz是一个定时任务的库。Spring也提供了它的支持。Quartz的使用方法请查阅相应文档。这里只简单介绍一下。

Spring的Quartz集成在spring-context-support包中，它还需要Spring事务的支持。因此我们需要下面这样的依赖声明。

    compile group: 'org.springframework', name: 'spring-tx', version: springVersion
    compile group: 'org.springframework', name: 'spring-context-support', version: springVersion
    compile group: 'org.quartz-scheduler', name: 'quartz', version: '2.2.3'

定义任务

Quartz的任务需要继承Quartz的Job接口。所以一个典型的任务可以写成这样。

public class QuartzService implements IService, Job {
    @Override
    public void doService() {
        System.out.println("This is a quartz service");
    }

    @Override
    public void execute(JobExecutionContext context) throws JobExecutionException {
        System.out.println("Do something in execute method of quartz");
    }
}

JobDetailFactoryBean

JobDetailFactoryBean用来定义实现了Job接口的任务。如果需要添加更多信息，可以使用jobDataAsMap属性设置。

<bean id="jobDetail"
      class="org.springframework.scheduling.quartz.JobDetailFactoryBean">
    <property name="jobClass" value="yitian.study.service.QuartzService"/>
    <property name="jobDataAsMap">
        <map>
            <entry key="timeout" value="10"/>
        </map>
    </property>
</bean>

MethodInvokingJobDetailFactoryBean

如果任务没有实现Job接口，也可以执行，这时候需要使用MethodInvokingJobDetailFactoryBean。如果存在任务对象，使用targetObject属性，如果有任务类，使用targetClass属性。

<bean id="methodJobDetail" class="org.springframework.scheduling.quartz.MethodInvokingJobDetailFactoryBean">
    <property name="targetObject" ref="quartzService"/>
    <property name="targetMethod" value="doService"/>
    <property name="concurrent" value="true"/>
</bean>

触发器

有了任务，就可以定义触发器了。触发器有两个：SimpleTriggerFactoryBean，以指定的间隔重复执行任务；CronTriggerFactoryBean，以给定的Cron表达式执行任务。Quartz的Cron表达式比Spring 的强大，它支持第几个星期几这样的Cron表达式。

<bean id="simpleTrigger" class="org.springframework.scheduling.quartz.SimpleTriggerFactoryBean">
    <property name="jobDetail" ref="jobDetail"/>
    <property name="startDelay" value="0"/>
    <property name="repeatInterval" value="1000"/>
</bean>
<bean id="cronTrigger" class="org.springframework.scheduling.quartz.CronTriggerFactoryBean">
    <property name="jobDetail" ref="methodJobDetail"/>
    <property name="cronExpression" value="*/2 * * * * ?"/>
</bean>

执行任务

有了触发器，我们就可以执行任务了。注册一个SchedulerFactoryBean，然后将触发器的Bean引用传入即可。

<bean id="quartzScheduler" class="org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean">
    <property name="triggers">
        <list>
            <ref bean="cronTrigger"/>
            <ref bean="simpleTrigger"/>
        </list>
    </property>
</bean>