Spring Task 详细介绍

Spring Framework 提供了强大的任务调度和执行功能，主要包括定时任务(@Scheduled)、异步任务(@Async)和任务执行器(TaskExecutor)。下面我将详细介绍这些功能。

一、定时任务(Scheduled Tasks)

1. 基础配置

首先需要在配置类上添加@EnableScheduling注解启用定时任务功能：

@Configuration
@EnableScheduling
public class SchedulingConfig {
}

2. @Scheduled 注解详解

@Scheduled注解支持多种参数配置：

@Service
public class ScheduledService {
    
    // 固定频率执行，单位毫秒
    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    public void fixedRateTask() {
        System.out.println("固定频率任务，每5秒执行一次");
    }
    
    // 固定延迟执行，上一次执行完成后延迟指定时间再执行
    @Scheduled(fixedDelay = 3000)
    public void fixedDelayTask() {
        System.out.println("固定延迟任务，执行完成后3秒再执行");
    }
    
    // 初始延迟，第一次执行前延迟时间
    @Scheduled(initialDelay = 1000, fixedRate = 5000)
    public void initialDelayTask() {
        System.out.println("初始延迟1秒，之后每5秒执行一次");
    }
    
    // Cron表达式
    @Scheduled(cron = "0 0/5 * * * ?")
    public void cronTask() {
        System.out.println("每5分钟执行一次");
    }
    
    // 使用占位符从配置文件中读取
    @Scheduled(cron = "${task.cron}")
    public void configurableTask() {
        System.out.println("可配置的定时任务");
    }
}

3 Cron表达式语法详解及常用示例

Cron表达式是用于配置定时任务执行时间的强大工具，Spring Task完全支持标准Cron表达式语法。下面详细介绍语法规则和常用示例。

3.1 Cron表达式语法结构

标准Cron表达式由6或7个字段组成（年字段可选），字段之间用空格分隔：

秒 分 时 日 月 周 年(可选)

各字段含义及取值范围：

字段	允许值	允许的特殊字符
秒	0-59	, - * /
分	0-59	, - * /
时	0-23	, - * /
日	1-31	, - * ? / L W C
月	1-12或JAN-DEC	, - * /
周	0-6或SUN-SAT	, - * ? / L C #
年	1970-2099(可选)	, - * /

3.2 特殊字符含义

1. * - 表示所有值（每…）
2. ? - 不指定值（用于日和周字段互斥）
3. - - 指定范围（如1-5）
4. , - 指定多个值（如1,3,5）
5. / - 指定增量（如0/15表示从0开始每15单位）
6. L - 最后（Last）
7. W - 最近工作日（Weekday）
8. # - 第几个周几（如6#3表示第3个周五）

3.3 常用Cron表达式示例

3.3.1. 基础定时

表达式	说明
0 0/5 * * * ?	每5分钟执行一次
0 0 * * * ?	每小时执行一次
0 0 12 * * ?	每天中午12点执行
0 15 10 ? * *	每天10:15执行
0 15 10 * * ?	同上，每天10:15执行
0 15 10 * * ? *	同上，每天10:15执行

3.3.2. 工作日/周末

表达式	说明
0 0 9 ? * MON-FRI	工作日每天9点执行
0 0 12 ? * SAT,SUN	周末每天中午12点执行

3.3.3. 每月/每周特定时间

表达式	说明
0 0 10 15 * ?	每月15号10点执行
0 0 12 1 * ?	每月1号中午12点执行
0 0 10 ? * 6L	每月最后一个周五10点执行
0 0 10 ? * 6#3	每月第3个周五10点执行

3.3.4. 复杂时间组合

表达式	说明
0 0 8-18 ? * MON-FRI	工作日8点到18点每小时执行
0 0/30 9-17 ? * MON-FRI	工作日9点到17点每半小时执行
0 0 12 ? * WED	每周三中午12点执行
0 0 12 1/5 * ?	每月从1号开始每5天中午12点执行

3.3.5. 特殊时间点

表达式	说明
0 0 0 1 1 ?	每年1月1日0点执行（元旦）
0 0 0 24 12 ?	每年12月24日0点执行（平安夜）
0 0 0 * * ?	每天0点执行
0 0 0 1 * ?	每月1日0点执行

3.4、Spring中的特殊用法

1. 占位符支持：

   @Scheduled(cron = "${jobs.cron.expression}")
   public void job() {
       // 任务逻辑
   }
   

2. 宏表达式（Spring特有）：

   • @yearly 或 @annually - 每年一次 (0 0 0 1 1 *)
   • @monthly - 每月一次 (0 0 0 1 * *)
   • @weekly - 每周一次 (0 0 0 ? * SUN)
   • @daily 或 @midnight - 每天一次 (0 0 0 * * ?)
   • @hourly - 每小时一次 (0 0 * * * ?)

   使用示例：

   @Scheduled(cron = "@hourly")
   public void hourlyJob() {
       // 每小时执行的任务
   }
   

3.5、注意事项

1. 日和周字段互斥：这两个字段中必须有一个是?，否则会产生冲突

   • 正确：0 0 0 ? * MON (每周一)
   • 正确：0 0 0 1 * ? (每月1号)
   • 错误：0 0 0 1 * MON (冲突)

2. Spring与标准Cron的区别：

   • Spring中周字段：1=SUN, 2=MON,…,7=SAT
   • 标准Unix Cron中：0=SUN, 1=MON,…,6=SAT

3. 闰秒：Cron表达式不支持闰秒(60)

4. 夏令时：在夏令时转换时可能会出现意外行为

3.6、在线工具推荐

1. Cron表达式生成器
2. Spring Cron表达式验证器

通过合理使用Cron表达式，您可以精确控制Spring Task的执行时间，满足各种复杂的调度需求。

4. 动态定时任务

实现SchedulingConfigurer接口可以实现动态定时任务：

@Configuration
public class DynamicSchedulingConfig implements SchedulingConfigurer {
    
    @Value("${dynamic.task.interval}")
    private long interval;
    
    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
        taskRegistrar.addTriggerTask(
            () -> System.out.println("动态定时任务执行"),
            triggerContext -> {
                // 可以动态计算下次执行时间
                return new Date(System.currentTimeMillis() + interval);
            }
        );
    }
}

二、异步任务(Async Tasks)

1. 基础配置

启用异步任务支持：

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
    
    @Bean(name = "taskExecutor")
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(5);
        executor.setMaxPoolSize(10);
        executor.setQueueCapacity(25);
        executor.setThreadNamePrefix("Async-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2. @Async 注解使用

@Service
public class AsyncService {
    
    @Async
    public void asyncTaskWithoutReturn() {
        System.out.println("执行无返回值的异步任务");
    }
    
    @Async
    public Future<String> asyncTaskWithReturn() {
        return new AsyncResult<>("异步任务结果");
    }
    
    @Async("taskExecutor")  // 指定执行器
    public void asyncTaskWithExecutor() {
        System.out.println("使用特定线程池执行的异步任务");
    }
}

3. 异常处理

@Configuration
public class AsyncExceptionConfig implements AsyncConfigurer {
    
    @Override
    public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
        return (ex, method, params) -> {
            System.err.println("异步任务异常: " + method.getName());
            ex.printStackTrace();
        };
    }
}

三、任务执行器(TaskExecutor)

Spring提供了多种TaskExecutor实现：

1. ThreadPoolTaskExecutor

@Bean
public ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    executor.setCorePoolSize(5);
    executor.setMaxPoolSize(10);
    executor.setQueueCapacity(25);
    executor.setThreadNamePrefix("MyExecutor-");
    executor.initialize();
    return executor;
}

2. 其他执行器

// 简单异步执行器
@Bean
public SimpleAsyncTaskExecutor simpleAsyncTaskExecutor() {
    return new SimpleAsyncTaskExecutor();
}

// 同步执行器
@Bean
public SyncTaskExecutor syncTaskExecutor() {
    return new SyncTaskExecutor();
}

// 定时任务执行器
@Bean
public ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler() {
    ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
    scheduler.setPoolSize(5);
    scheduler.setThreadNamePrefix("Scheduler-");
    return scheduler;
}

四、高级特性

1. 条件化任务执行

@Scheduled(fixedRate = 5000)
@ConditionalOnProperty(name = "task.enabled", havingValue = "true")
public void conditionalTask() {
    System.out.println("条件满足时执行的任务");
}

2. 任务生命周期管理

@Service
public class TaskLifecycleService implements SchedulingConfigurer {
    
    private ScheduledFuture<?> future;
    
    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar) {
        ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        scheduler.setPoolSize(1);
        scheduler.initialize();
        
        future = scheduler.scheduleAtFixedRate(
            () -> System.out.println("可管理的任务"),
            5000
        );
    }
    
    public void pauseTask() {
        if (future != null) {
            future.cancel(false);
        }
    }
    
    public void resumeTask() {
        // 重新启动任务
    }
}

3. 分布式任务调度

结合ShedLock实现分布式锁：

@Scheduled(cron = "0 0/5 * * * ?")
@SchedulerLock(name = "distributedTask", lockAtLeastFor = "4m", lockAtMostFor = "5m")
public void distributedTask() {
    System.out.println("分布式环境下确保单实例执行的任务");
}

五、最佳实践

1. 线程池配置：根据任务特性合理配置线程池大小
2. 异常处理：确保异步任务有完善的异常处理机制
3. 任务幂等性：确保任务可以安全地重复执行
4. 资源清理：长时间运行的任务要妥善管理资源
5. 监控：添加任务执行日志和监控指标

六、常见问题

1. 任务不执行：

   • 检查是否添加了@EnableScheduling或@EnableAsync
   • 检查组件是否被Spring管理(@Component等)

2. 任务执行时间不准确：

   • 检查任务执行时间是否超过间隔时间
   • 考虑使用fixedDelay代替fixedRate

3. 线程池耗尽：

   • 增加线程池大小
   • 优化任务执行时间

Spring的任务调度功能非常强大且灵活，可以根据实际需求选择合适的实现方式。对于复杂场景，可以考虑集成Quartz等专业调度框架。

七 案例

订单状态定时处理

  @Scheduled(cron = "0 0 1 * * ?") // 每天凌晨一点触发
    public void processCompletedOrder() {
        log.info("处理已完成订单:{}", LocalDateTime.now());
        List<Orders> ordersList = orderMapper.completedTimeoutOrder();
        if (ordersList != null && !ordersList.isEmpty()) {
            for (Orders order : ordersList) {
                order.setStatus(Orders.COMPLETED);
            }
        }
        if (!ordersList.isEmpty()) {
            orderMapper.updateBatch(ordersList);
        }
    }