我重構(gòu)定時任務(wù)服務(wù)時，運用的那些編程思想

在重構(gòu)一個老項目的一個定時任務(wù)服務(wù)的過程中，我想到了幾個有趣的點子，整個服務(wù)的骨架就是借鑒這幾個點子搭建的。

定時任務(wù)服務(wù)改造的幾個階段

一開始想做的，只是能讓定時任務(wù)實現(xiàn)可頁面配置，可隨時修改配置隨時生效。配置指的是配置cron表達式，定義任務(wù)的執(zhí)行時機。但由于后期的種種問題，不得不對定時任務(wù)服務(wù)進行再次改造，所以，定時任務(wù)服務(wù)經(jīng)歷了三個階段。

第一個階段：
目的：定時任務(wù)做成可配置。
缺點：發(fā)現(xiàn)定時任務(wù)都很耗內(nèi)存，且由于執(zhí)行時間過長，通常幾分鐘的都有，這樣就會有任務(wù)碰撞到一起執(zhí)行的情況，至少CPU長期百分百使用狀態(tài)。比如報表統(tǒng)計類任務(wù)，大多定義在每個小時的前10分鐘內(nèi)完成。

第二個階段：
目的：減少內(nèi)存和降低CPU的使用率。
方案：將定時任務(wù)串行化執(zhí)行，由一個單一線程的線程池去執(zhí)行。
缺點：將任務(wù)串行化執(zhí)行后，會有風(fēng)險。比如因某個卡住了，導(dǎo)致后面的任務(wù)都得不到執(zhí)行。

第三階段：
目的：解決串行化執(zhí)行的弊端。
方案：引入監(jiān)視器。如果有任務(wù)從提交到執(zhí)行，時間超過15分鐘還未完成，就直接中斷線程，讓下個任務(wù)能夠得以執(zhí)行，并發(fā)送郵件通知便于排查原因。

每個階段借鑒的思想

1、引導(dǎo)器

之前學(xué)匯編的時候知道操作系統(tǒng)有個引導(dǎo)器的存在，就是在系統(tǒng)盤的某個開始位置，由主板上的程序加載執(zhí)行，系統(tǒng)再由引導(dǎo)器啟動。定時任務(wù)也應(yīng)該有一個啟動器來初始化配置并提交到調(diào)度線程池，所以我借鑒了系統(tǒng)引導(dǎo)器的設(shè)計。

要求所有定時任務(wù)都實現(xiàn)定時任務(wù)接口TimeTaskPlayer。因為調(diào)度線程池要求submit是一個Runnable，所以定時任務(wù)接口要繼承Runnable接口，由 run 方法調(diào)用子類實現(xiàn)的startPlayer方法。至于為什么不讓子類(定時任務(wù))直接實現(xiàn)run方法，后面會有用處。

定義引導(dǎo)器接口

實現(xiàn)定時任務(wù)啟動引導(dǎo)器

在Spring boot初始完成后，調(diào)用引導(dǎo)器初始化服務(wù)

當(dāng)然，優(yōu)雅退出肯定也不能少呀，其實可以直接使用spring的優(yōu)雅退出的，都是使用的同一個原理，注冊jvm鉤子。

提供一個所有任務(wù)的ScheduleFuture的持有者，提供停止所有任務(wù)的方法，用于更新配置后取消所有定時任務(wù)，由引導(dǎo)器重新啟動。即更新配置后重啟所有定時任務(wù)。

任務(wù)的Cron表達式配置管理類，提供reloadCronFromDB方法給接口調(diào)用更新任務(wù)的cron表達式緩存。這里的注釋有改動，存的不是完整類名，而且去掉包名后的類名，同時Bean的name(spring管理)也是去掉包名后的類名，首字母大寫。

三個方法很好理解，一個是根據(jù)定時任務(wù)的Class獲取cron表達式，如果緩存沒有，則從數(shù)據(jù)庫加載。第二個是獲取定時任務(wù)的狀態(tài)，用于控制是否啟用這個定時任務(wù)。

當(dāng)然，還有使用Aop添加任務(wù)執(zhí)行異常郵件通知，這里就不貼了。

2、插件

如何將定時任務(wù)控制串行執(zhí)行，且不改動現(xiàn)有代碼呢，如果改動太大就相當(dāng)于重構(gòu)了。這時候我想到了插件。插件我們常常用到，比如idea就有很多插件，再與我們貼近點的就是Mybatis的分頁插件。插件，無外呼就是在某些任務(wù)開始之前插入埋點代碼，其實也是AOP編程思想。所以我借鑒了插件這一思想，來實現(xiàn)不修改現(xiàn)有代碼的情況下將定時任務(wù)串行執(zhí)行。這里使用了觀察者模式。

觀察者模式：抽象觀察者

觀察者模式：抽象主題

觀察者模式：具體的定時任務(wù)事件執(zhí)行者，即觀察者。這里包含了監(jiān)聽器的內(nèi)容，就是將事件轉(zhuǎn)為任務(wù)放入單線程的線程池后，拿到Future，交給監(jiān)聽器監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。

觀察者模式：具體的事件主題，接收事件并通知對該事件感興趣的觀察者。

那么，何時發(fā)布的事件呢？就是定時任務(wù)到執(zhí)行時間的時候。文章開頭就埋下了一個點，就是定時任務(wù)接口TimedTaskPlayer為何不讓子類直接實現(xiàn)run方法，為的就是可以在不改任務(wù)代碼的情況下，實現(xiàn)讓定時任務(wù)改為串行執(zhí)行。

修改后的TimedTaskPlayer接口如下圖，注意看run方法，神不知鬼不覺的就能將任務(wù)的執(zhí)行權(quán)轉(zhuǎn)交出去。定時任務(wù)就只是一個任務(wù)的執(zhí)行時間節(jié)點的掌控者，不再是任務(wù)執(zhí)行的掌控者，簡簡單單的就被抽空了身體。

3、監(jiān)視器

如何杜絕串行任務(wù)因單個任務(wù)阻塞導(dǎo)致服務(wù)崩潰呢？當(dāng)我們使用idea編碼的時候，因打開的軟件太多，就會導(dǎo)致系統(tǒng)變卡，但是我們可以通過系統(tǒng)進程監(jiān)視器看到idea卡住了，我們可以選擇手動殺掉重啟。

所以，我想我的定時任務(wù)系統(tǒng)也能有這樣的功能。加入監(jiān)視器，在任務(wù)提交到單線程線程池時，也將返回的Future提交到監(jiān)視隊列，由監(jiān)視器線程輪詢隊列中任務(wù)的執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)超時未執(zhí)行完的任務(wù)直接中斷執(zhí)行，否則將任務(wù)放入監(jiān)視隊列末尾。這里的超時目前我只能拿任務(wù)的提交時間和當(dāng)前時間計算。

變種的設(shè)計模式之策略模式

定時任務(wù)模塊中還有一個消息訂閱消費的小模塊，當(dāng)然這與定時任務(wù)沒有關(guān)系。這里我用到了一種設(shè)置模式，叫條件執(zhí)行器。啥？正如過濾器與攔截器是責(zé)任鏈的一種變種一樣，條件執(zhí)行器也是策略模式的一種變種，當(dāng)然條件執(zhí)行器是我亂叫的。

為啥叫條件執(zhí)行器，在使用switch分支語句的時候，我們可以定義case1、2、3執(zhí)行某個邏輯，case4執(zhí)行某個邏輯。一樣的，一條消息可能會有很多條件執(zhí)行器感興趣，也可能沒有任何條件執(zhí)行器感興趣，也可能只有一個條件執(zhí)行器感興趣。與switch很像，所以我叫它條件執(zhí)行器。當(dāng)然，這類消息屬于通知類消息，無論消費成功或失敗，都不會再有第二次消費。

總結(jié)

定時任務(wù)串行化執(zhí)行有風(fēng)險，但卻是為了能在4g內(nèi)存的機器上跑起來。但是，如果出現(xiàn)有任務(wù)把線程堵住的情況，那就是代碼有問題，如果是代碼的問題，即便是多線程，風(fēng)險一樣存在，甚至更高。為何這個說，假如一個任務(wù)3分鐘執(zhí)行一次，結(jié)果每次都把線程堵住，要么把內(nèi)存玩爆，要么把線程池隊列阻塞滿，最后還不是一樣的下場。

當(dāng)然，并非所有業(yè)務(wù)場景都適用，如果對定時任務(wù)要求及時的，就不能這么用，比如我一定要讓這個任務(wù)0點0分執(zhí)行?；蛘弋?dāng)任務(wù)越來越多的時候，比如有上百個，上百個任務(wù)串行執(zhí)行想下什么后果。