SpringBoot实现用户定制的定时任务（动态定时任务）

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SpringBoot实现用户定制的定时任务（动态定时任务）

情景

我们知道SpringBoot能使用@Scheduled注解来进行定时任务的控制，该注解需要配合Cron表达式以及在启动类上添加@EnableScheduling注解才能使用。
不过我们现在的假定情景并不是程序员设定的定时任务，而是用户可以在我们的网页上定制定时任务，前端将该任务的信息发送到后端后，后端可以将此任务存入数据库并在规定的时间内执行。例如用户可以设定定时任务的执行时间段，执行时刻等，并可以随时新增、删除和改变定时任务。
接下来我们来使用SpringBoot实现这个假定情景

实现

实体类Cron

我们需要创建实体类Cron代表定时任务，这里假设Cron有如下属性：执行时刻、任务标题、任务开始的日期、任务截止日期，以及存入数据库所需要的几个基本属性：id（作为主键）、创建时间、更新时间、状态status
我们用一个BaseEntity来保存基本属性，Cron将继承BaseEntity，使用MyBatisPlus作为ORM框架，Cron的代码如下：

@Data
@EqualsAndHashCode(callSuper = true)
public class Cron extends BaseEntity {
    
    

	private static final long serialVersionUID = 1L;

	@NotNull(message = "执行时刻不能为空")
	private LocalTime executeTime;

	@NotBlank(message = "标题不能为空")
	private String title;

	@NotNull(message = "截止日期不能为空")
	private LocalDate deadTime;

	@NotNull(message = "开始日期不能为空")
	private LocalDate startTime;
	
}

这里需要注意的是lombok的@Data注解相当于@Getter @Setter @RequiredArgsConstructor @ToString @EqualsAndHashCode这5个注解的合集。
其中，@EqualsAndHashCode注解会生成equals(Object other) 和 hashCode()方法。我们重写了equals(Object other) 和 hashCode()方法，就是为了在两个对象的属性相同时equals能返回true，认为它们两个相同。但@EqualsAndHashCode默认仅使用该类中定义的属性且不会调用父类的equals(Object other) 和 hashCode()方法。这是什么意思呢？仅使用该类中的属性，也就是如果该类的两个对象属性相同，即使这两个对象对应父类的属性不同，equals也会认为它们两个对象相同，从而返回true。默认的实现中不使用父类的属性，将会导致问题，比如，有多个类有相同的部分属性，恰好id（数据库主键）在父类中，那么就会存在部分对象在比较时，它们并不相等，却因为lombok自动生成的equals(Object other) 和 hashCode()方法判定为相等，从而导致出错。所以我们在使用@Data时同时需要加上@EqualsAndHashCode(callSuper=true)注解来解决这一问题，加上(callSuper=true)，其生成的equals(Object other) 和 hashCode()方法将调用父类的方法，也就是会考虑父类的属性。
加上@EqualsAndHashCode(callSuper=true)就符合我们的要求了，这样即使两个Cron对象，它们的属性相同，但它们在父类中对应的主键不同，equals将认为它们是不同的对象，返回false。

对于前端传参，我们需要进行非空验证，我们在实体类中还加入了@NotNull和@NotBlank注解，并且使用message配置提示语句。这两个注解都来自于javax.validation.constraints包，该包内还有另一个常用注解@NotEmpty，@NotEmpty 用在集合上面，一般用来校验List类型(不能注释枚举类型)，而且长度必须大于0。@NotBlank 用在String上面，一般用来校验String类型不能为空，而且调用trim()后，长度必须大于0。@NotNull 可用在所有类型上，校验是否为非null。这些注解都需要配合@Validated注解使用，从而检验Controller的入参是否符合规范，例如：

public Result save(@Validated @RequestBody Cron cron)

Cron的父类BaseEntity的代码如下：

@Data
public class BaseEntity implements Serializable {
    
    
    @TableId(value = "id", type = IdType.AUTO)
    private Long id;
    private LocalDateTime created;
    private LocalDateTime updated;
    private Integer status;
}

由于实体类需要在网络中传输，所以BaseEntity需要实现Serializable接口，这里使用MyBatisPlus的@TableId注解进行属性与数据库主键的映射。

Service层：接口CronService以及其实现类CronServiceImpl

我们需定义接口CronService来实现用户定制定时任务需求。用户能创建、删除、修改定时任务，创建任务即判断当前日期是否为既定的执行日期，若是则启动定时任务。删除任务即判断该任务是否已被启动，若是，则将其停止。修改任务即先停止该任务，再重新启动该任务。我们让CronService继承MyBatisPlus的IService接口，对应的数据库操作直接在Controller层中调用相应方法即可，我们就不需要再在CronService中定义了。于是，我们需要在CronService中定义startCron(Cron cron)、stopCron(Cron cron)、changeCron(Cron cron)三个方法，分别对应用户的创建、删除、修改定时任务操作。

public interface CronService extends IService<Cron> {
    
    

	void startCron(Cron cron);

	void stopCron(Cron cron);

	void changeCron(Cron cron);
}

我们创建CronService的实现类CronServiceImpl来实现上述3个方法。
对于每个定时任务，我们肯定是让线程池提供一个线程去执行它，springboot提供了ThreadPoolTaskScheduler，可以很方便地对重复执行的任务进行调度管理；相比于通过java自带的周期性任务线程池ScheduleThreadPoolExecutor，ThreadPoolTaskScheduler支持根据cron表达式创建周期性任务，这正是我们所需要的。其实ThreadPoolTaskScheduler底层也是通过线程池ScheduleThreadPoolExecutor实现的，不过多加了一些支持Cron表达式的代码。ThreadPoolTaskScheduler的核心成员变量是ScheduledExecutorService scheduledExecutor，一个 ExecutorService 可以安排任务在给定的延迟后运行，或者定期执行。ScheduledFuture表示可以取消的延迟结果动作。通常，ScheduledFuture是使用 ScheduledExecutorService 执行任务的返回结果。

因此，我们使用ThreadPoolTaskScheduler来启动线程，执行定时任务。但这还不够，我们有很多定时任务，我们必须保存它们的信息，以便查找，因为我们还有停止任务和更新任务操作。于是我们可以创建一个HashMap来保存定时任务的信息，key肯定是cron的id，value为ScheduledExecutorService 执行任务的返回结果ScheduledFuture。我们可以调用ScheduledFuture的cancel方法来终止任务的执行。

接下来我们来考虑CronService接口3个方法的具体实现。对于startCron方法，我们需要避免它重复启动已经启动的任务，因此我们要先判断该任务是否已经在HashMap中，若不在，我们再去判断当前日期是否在执行日期范围内，若在，我们通过Cron的执行时刻属性构造cron表达式，创建实现了Runnable接口的内部类来实现任务要做的事，调用ThreadPoolTaskScheduler的schedule方法启动该任务，并将该任务存入HashMap中。
对于stopCron方法，我们通过Cron的id从HashMap中查找其对应的ScheduledFuture，若不为空，则调用其cancel(true)方法停止任务，并将其从HashMap中删除。cancel方法的参数传入true会中断线程停止任务，而传入false则会让线程正常执行至完成。
changeCron方法的实现很简单，先调用stopCron，再调用startCron即可

CronServiceImpl的完整代码如下：

@Service
public class CronServiceImpl extends ServiceImpl<CronMapper, Cron> implements CronService {
    
    

	private Logger log = LoggerFactory.getLogger(getClass());

	@Autowired
	private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;

	private Map<Long, ScheduledFuture<?>> futureMap = new HashMap<>();

	@Bean
	public ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler() {
    
    
		return new ThreadPoolTaskScheduler();
	}

	@Override
	public void startCron(Cron cron) {
    
    
		if (futureMap.containsKey(cron.getId())) {
    
    
			log.warn("已经存在重复任务，任务id:{}，任务标题：{}，任务提醒时刻：{}，任务开始时间：{}，任务截止时间：{}",
					cron.getId(), cron.getTitle(), cron.getExecuteTime(), cron.getStartTime(), cron.getDeadTime());
			return;
		}
		if (LocalDate.now().isEqual(cron.getStartTime()) || LocalDate.now().isEqual(cron.getDeadTime()) ||
				(LocalDate.now().isAfter(cron.getStartTime()) && LocalDate.now().isBefore(cron.getDeadTime()))) {
    
    
			LocalTime executeTime = cron.getExecuteTime();
			String cronExp = StringUtils.join(Integer.valueOf(executeTime.getSecond()).toString(), " ", Integer.valueOf(executeTime.getMinute()).toString()
					, " ", Integer.valueOf(executeTime.getHour()).toString(), " * * ?");
			ScheduledFuture<?> future = threadPoolTaskScheduler.schedule(new MyRunnable(cron), new CronTrigger(cronExp));
			futureMap.put(cron.getId(), future);
			log.info("启动定时任务成功，任务id:{}，任务标题：{}，任务提醒时刻：{}，任务开始时间：{}，任务截止时间：{}",
					cron.getId(), cron.getTitle(), cron.getExecuteTime(), cron.getStartTime(), cron.getDeadTime());
		}
	}

	@Override
	public void stopCron(Cron cron) {
    
    
		ScheduledFuture<?> future = futureMap.get(cron.getId());
		if (future != null) {
    
    
			future.cancel(true);
			futureMap.remove(cron.getId());
			log.info("关闭定时任务成功，任务id:{}，任务标题：{}，任务提醒时刻：{}，任务开始时间：{}，任务截止时间：{}",
					cron.getId(), cron.getTitle(), cron.getExecuteTime(), cron.getStartTime(), cron.getDeadTime());
		}

	}

	@Override
	public void changeCron(Cron cron) {
    
    
		stopCron(cron);// 先停止，在开启.
		startCron(cron);
	}
	
	private class MyRunnable implements Runnable {
    
    

		private Cron cron;

		public MyRunnable(Cron cron) {
    
    
			this.cron = cron;
		}

		@Override
		public void run() {
    
    
			// 定义任务要做的事，完成任务逻辑

		}
	}
}

其实我们这样做还没有完成需求，因为在startCron中，只有当前时间在执行时间段内，才会创建线程去执行定时任务，这样是肯定不行的。我们还需要创建一个定时任务管理器，让它每天定时去启动数据库中尚未启动的定时任务，并删除已经过期的定时任务，防止数据积压。

定时任务管理器CronManageTask

这时我们就需要用@Scheduled注解了，我们定义CronManageTask中的cronManage()方法，加上@Scheduled注解，让它每天定时去启动数据库中尚未启动的定时任务，并停止并删除已经过期的定时任务。
使用@Scheduled注解需要注意几个点，一是CronManageTask需使用@Component注解，且此类中不能包含其他带任何注解的方法；二是cronManage()方法不能有参数、不能有返回值；三是需添加@EnableScheduling注解到启动类上面。
违反上述任一点，@Scheduled注解就不会生效

CronManageTask的代码如下：

@Component
public class CronManageTask {
    
    

	private Logger log = LoggerFactory.getLogger(getClass());

	@Autowired
	private CronService cronService;

	@Scheduled(cron = "0 0 3 * * ?")
	public void cronManage() {
    
    
		List<Cron> list = cronService.list();
		list.forEach(c -> {
    
    
			if (LocalDate.now().isAfter(c.getDeadTime())) {
    
    
				cronService.stopCron(c);
				cronService.removeById(c.getId());
				log.info("删除过期定时任务成功，任务id:{}，任务标题：{}，任务提醒时刻：{}，任务开始时间：{}，任务截止时间：{}",
						c.getId(), c.getTitle(), c.getExecuteTime(), c.getStartTime(), c.getDeadTime());
			} else {
    
    
				log.info("尝试启动尚未start的定时任务，任务id:{}，任务标题：{}，任务提醒时刻：{}，任务开始时间：{}，任务截止时间：{}",
						c.getId(), c.getTitle(), c.getExecuteTime(), c.getStartTime(), c.getDeadTime());
				cronService.startCron(c);
			}
		});
	}
}

cron表达式"0 0 3 * * ?"表示每天凌晨3点执行。需要注意的是，@Scheduled注解的cron表达式一般都要定义在配置文件里，方便修改，使用cron = "${xiaolinbao.cron}"，并在application.yml中配置xiaolinbao.cron=0 0 3 * * ?即可。上面的代码偷懒了。

至此，使用SpringBoot实现动态定时任务的需求就完成了