定时任务 - Quartz原理分析
定时任务 - Quartz原理分析
1. Quartz概念
Quartz是一个优秀的任务调度框架， 具有以下特点：
- 强大的调度功能，例如支持丰富多样的调度方法，可以满足各种常规及特殊需求；
- 负载均衡
- 高可用
1.1 调度器：scheduler
任务调度的控制器，负责定时任务的调度，并且提供任务和触发器的增删改查等api方法。
1.2 任务：job
job是实际被调度的任务，每个任务必须指定具体执行任务的实现类，实现类需要继承QuartzJobBean或者实现org.quartz.Job接口，具体的业务逻辑写在execute方法里面。
是否支持并发的注解：@DisallowConcurrentExecution
1.3 触发器：trigger
trigger用来定义调度时间的概念，即按什么样时间规则去触发任务。主要几种类型：
- SimpleTrigger：简单触发器，从某个时间开始，每隔多少时间触发，重复多少次。
- CronTrigger：使用cron表达式定义触发的时间规则，如"0 0 0,2,4 1/1 * ? *" 表示每天的0，2，4点触发。
- DailyTimeIntervalTrigger：每天中的一个时间段，每N个时间单元触发，时间单元可以是毫秒，秒，分，小时
- CalendarIntervalTrigger：每N个时间单元触发，时间单元可以是毫秒，秒，分，小时，日，月，年。
1.3.1 trigger状态：
- WAITING
- ACQUIRED，
- EXECUTING，
- COMPLETE，
- BLOCKED，
- ERROR，
- PAUSED，
- PAUSED_BLOCKED，
- DELETED
1.4 核心元素关系
2. Scheduler 调度线程
Scheduler 调度线程主要有两个：
执行常规调度的线程
常规调度线程轮询存储的所有 trigger，如果有需要触发的 trigger，即到达了下一次触发的时间，则从任务执行线程池获取一个空闲线程，执行与该 trigger 关联的任务
执行 misfired trigger 的线程。
Misfire 线程是扫描所有的 trigger，查看是否有 misfired trigger，如果有的话根据 misfire 的策略分别处理。
2.1 Quartz 调度线程流程图
3. 未正常触发的任务：misfire job
没有在正常触发时间点触发的任务。主要由以下几种情况导致：
- 触发时间在应用不可用的时间内，比如重启
- 上次的执行时间过长，超过了下次触发的时间
- 任务被暂停一段时间后，重新被调度的时间在下次触发时间之后
处理misfire job的策略，需要在创建trigger的时候配置，每种trigger对应的枚举值都不同，具体在接口里面有定义。CronTrigger有2种处理misfire的策略：
| 处理策略 | 描述 |
|---|---|
| MISFIRE_INSTRUCTION_FIRE_ONCE_NOW | 立即触发一次 |
| MISFIRE_INSTRUCTION_DO_NOTHING | 忽略，不处理，等待下次触发 |
之间的关系：
scheduler由工厂类SchedulerFactory创建，主要负责job和trigger的持久化管理，包括新增、删除、修改、触发、暂停、恢复调度、停止调度等；
一个job可以关联多个trigger，但是一个trigger只能关联一个job。
4. Quzrtz单机模式 原理分析
- scheduler是一个计划调度器容器（总部），容器里面可以盛放众多的JobDetail和trigger，当容器启动后，里面的每个JobDetail都会根据trigger按部就班自动去执行。
- JobDetail是一个可执行的工作，它本身可能是有状态的。
- Trigger代表一个调度参数的配置，什么时候去调。
- 当JobDetail和Trigger在scheduler容器上注册后，形成了装配好的作业（JobDetail和Trigger所组成的一对儿），就可以伴随容器启动而调度执行了。
- scheduler是个容器，容器中有一个线程池，用来并行调度执行每个作业，这样可以提高容器效率。
5. 集群模式
Quartz的集群模式指的是一个集群下多个节点管理同一批任务的调度，通过共享数据库的方式实现，保证同一个任务到达触发时间的时候，只有一台机器去执行该任务。每个节点部署一个单独的quartz实例，相互之间没有直接数据通信。
5.1 Quartz集群模式部署图
5.2 集群模式原理分析
quartz集群是通过数据库表来感知其他的应用的，各个节点之间并没有直接的通信。只有使用持久的JobStore才能完成Quartz集群。
数据库表：以前有12张表，现在只有11张表，现在没有存储listener相关的表，多了QRTZ_SIMPROP_TRIGGERS表：
| Table name | Description |
|---|---|
| QRTZ_CALENDARS | 存储Quartz的Calendar信息 |
| QRTZ_CRON_TRIGGERS | 存储CronTrigger，包括Cron表达式和时区信息 |
| QRTZ_FIRED_TRIGGERS | 存储与已触发的Trigger相关的状态信息，以及相联Job的执行信息 |
| QRTZ_PAUSED_TRIGGER_GRPS | 存储已暂停的Trigger组的信息 |
| QRTZ_SCHEDULER_STATE | 存储少量的有关Scheduler的状态信息，和别的Scheduler实例 |
| QRTZ_LOCKS | 存储程序的悲观锁的信息 |
| QRTZ_JOB_DETAILS | 存储每一个已配置的Job的详细信息 |
| QRTZ_SIMPLE_TRIGGERS | 存储简单的Trigger，包括重复次数、间隔、以及已触的次数 |
| QRTZ_BLOG_TRIGGERS | Trigger作为Blob类型存储 |
| QRTZ_TRIGGERS | 存储已配置的Trigger的信息 |
| QRTZ_SIMPROP_TRIGGERS |
5.2.1 QRTZ_LOCKS行锁表
QRTZ_LOCKS就是Quartz集群实现同步机制的行锁表,包括以下几个锁：
- CALENDAR_ACCESS
- JOB_ACCESS
- MISFIRE_ACCESS
- STATE_ACCESS
- TRIGGER_ACCESS
5.2.2 负责任务调度的几个线程
负责任务调度的几个线程：
- 任务执行线程：通常使用一个线程池(SimpleThreadPool)维护一组线程，负责实际每个job的执行。
- Scheduler调度线程QuartzSchedulerThread ：轮询存储的所有 trigger，如果有需要触发的 trigger，即到达了下一次触发的时间，则从任务执行线程池获取一个空闲线程，执行与该 trigger 关联的任务。
- 处理misfire job的线程MisfireHandler：轮训所有misfire的trigger，原理就是从数据库中查询所有下次触发时间小于当前时间的trigger，按照每个trigger设定的misfire策略处理这些trigger。
