我重构定时任务服务时，运用的那些编程思想

在重构一个老项目的一个定时任务服务的过程中，我想到了几个有趣的点子，整个服务的骨架就是借鉴这几个点子搭建的。

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定时任务服务改造的几个阶段

一开始想做的，只是能让定时任务实现可页面配置，可随时修改配置随时生效。配置指的是配置cron表达式，定义任务的执行时机。但由于后期的种种问题，不得不对定时任务服务进行再次改造，所以，定时任务服务经历了三个阶段。

第一个阶段：
目的：定时任务做成可配置。
缺点：发现定时任务都很耗内存，且由于执行时间过长，通常几分钟的都有，这样就会有任务碰撞到一起执行的情况，至少CPU长期百分百使用状态。比如报表统计类任务，大多定义在每个小时的前10分钟内完成。

第二个阶段：
目的：减少内存和降低CPU的使用率。
方案：将定时任务串行化执行，由一个单一线程的线程池去执行。
缺点：将任务串行化执行后，会有风险。比如因某个卡住了，导致后面的任务都得不到执行。

第三阶段：
目的：解决串行化执行的弊端。
方案：引入监视器。如果有任务从提交到执行，时间超过15分钟还未完成，就直接中断线程，让下个任务能够得以执行，并发送邮件通知便于排查原因。

每个阶段借鉴的思想

1、引导器

之前学汇编的时候知道操作系统有个引导器的存在，就是在系统盘的某个开始位置，由主板上的程序加载执行，系统再由引导器启动。定时任务也应该有一个启动器来初始化配置并提交到调度线程池，所以我借鉴了系统引导器的设计。

要求所有定时任务都实现定时任务接口TimeTaskPlayer。因为调度线程池要求submit是一个Runnable，所以定时任务接口要继承Runnable接口，由 run 方法调用子类实现的startPlayer方法。至于为什么不让子类(定时任务)直接实现run方法，后面会有用处。

定义引导器接口

实现定时任务启动引导器

在Spring boot初始完成后，调用引导器初始化服务

当然，优雅退出肯定也不能少呀，其实可以直接使用spring的优雅退出的，都是使用的同一个原理，注册jvm钩子。

提供一个所有任务的ScheduleFuture的持有者，提供停止所有任务的方法，用于更新配置后取消所有定时任务，由引导器重新启动。即更新配置后重启所有定时任务。

任务的Cron表达式配置管理类，提供reloadCronFromDB方法给接口调用更新任务的cron表达式缓存。这里的注释有改动，存的不是完整类名，而且去掉包名后的类名，同时Bean的name(spring管理)也是去掉包名后的类名，首字母大写。

三个方法很好理解，一个是根据定时任务的Class获取cron表达式，如果缓存没有，则从数据库加载。第二个是获取定时任务的状态，用于控制是否启用这个定时任务。

当然，还有使用Aop添加任务执行异常邮件通知，这里就不贴了。

2、插件

如何将定时任务控制串行执行，且不改动现有代码呢，如果改动太大就相当于重构了。这时候我想到了插件。插件我们常常用到，比如idea就有很多插件，再与我们贴近点的就是Mybatis的分页插件。插件，无外呼就是在某些任务开始之前插入埋点代码，其实也是AOP编程思想。所以我借鉴了插件这一思想，来实现不修改现有代码的情况下将定时任务串行执行。这里使用了观察者模式。

观察者模式：抽象观察者

观察者模式：抽象主题

观察者模式：具体的定时任务事件执行者，即观察者。这里包含了监听器的内容，就是将事件转为任务放入单线程的线程池后，拿到Future，交给监听器监控任务的执行状态。

观察者模式：具体的事件主题，接收事件并通知对该事件感兴趣的观察者。

那么，何时发布的事件呢？就是定时任务到执行时间的时候。文章开头就埋下了一个点，就是定时任务接口TimedTaskPlayer为何不让子类直接实现run方法，为的就是可以在不改任务代码的情况下，实现让定时任务改为串行执行。

修改后的TimedTaskPlayer接口如下图，注意看run方法，神不知鬼不觉的就能将任务的执行权转交出去。定时任务就只是一个任务的执行时间节点的掌控者，不再是任务执行的掌控者，简简单单的就被抽空了身体。

3、监视器

如何杜绝串行任务因单个任务阻塞导致服务崩溃呢？当我们使用idea编码的时候，因打开的软件太多，就会导致系统变卡，但是我们可以通过系统进程监视器看到idea卡住了，我们可以选择手动杀掉重启。

所以，我想我的定时任务系统也能有这样的功能。加入监视器，在任务提交到单线程线程池时，也将返回的Future提交到监视队列，由监视器线程轮询队列中任务的执行情况，发现超时未执行完的任务直接中断执行，否则将任务放入监视队列末尾。这里的超时目前我只能拿任务的提交时间和当前时间计算。

变种的设计模式之策略模式

定时任务模块中还有一个消息订阅消费的小模块，当然这与定时任务没有关系。这里我用到了一种设置模式，叫条件执行器。啥？正如过滤器与拦截器是责任链的一种变种一样，条件执行器也是策略模式的一种变种，当然条件执行器是我乱叫的。

为啥叫条件执行器，在使用switch分支语句的时候，我们可以定义case1、2、3执行某个逻辑，case4执行某个逻辑。一样的，一条消息可能会有很多条件执行器感兴趣，也可能没有任何条件执行器感兴趣，也可能只有一个条件执行器感兴趣。与switch很像，所以我叫它条件执行器。当然，这类消息属于通知类消息，无论消费成功或失败，都不会再有第二次消费。

总结

定时任务串行化执行有风险，但却是为了能在4g内存的机器上跑起来。但是，如果出现有任务把线程堵住的情况，那就是代码有问题，如果是代码的问题，即便是多线程，风险一样存在，甚至更高。为何这个说，假如一个任务3分钟执行一次，结果每次都把线程堵住，要么把内存玩爆，要么把线程池队列阻塞满，最后还不是一样的下场。

当然，并非所有业务场景都适用，如果对定时任务要求及时的，就不能这么用，比如我一定要让这个任务0点0分执行。或者当任务越来越多的时候，比如有上百个，上百个任务串行执行想下什么后果。