【定时调度】- 01 quartz的基础你真的了解吗

概述

Quartz一款功能丰富、历史悠久，完全基于Java实现的开源任务调度框架，Java调度领域知名度非常高。其简单易用、稳定可靠的特性，使其被很多第三方应用将其当成调度框架基础依赖，如spring boot已内置集成quartz，elastic-job调度框架则将quartz作为其底层基础实现进行封装，xxl-job曾经历史版本也是集成quartz作为其触发实现机制基础，不过在最新版本采用时间轮实现已将quartz移除。

(资料图片仅供参考)

核心三叉戟

使用quartz api时，最核心三件套如下：

Scheduler

SchedulerFactory和Scheduler从名称就很容易识别这里采用工厂设计模式，Scheduler是quartz暴露出来供开发使用的一个最重要组件，从开发者视角来看它就是quartz的门面，对quartz的各种操作都是通过Scheduler进行串联，类似于quartz的大管家、代言人角色。

“这种设计模式在开源框架中很常见，比如mybatis中SqlSessionFactory和SqlSession，通过给开发者提供大管家组件，通过一个组件串联起所有核心功能，简化了开发人员上手框架难度。

一般一个应用只会对应一个Scheduler实例，不同Scheduler实例之间通过schedulerName进行隔离，所有的quartz数据库表设计中都有sched_name这一列字段，这样Scheduler处理任务时只会操作数据库表中对应schedulerName下的数据。quartz集群就是利用多个Scheduler实例配置相同schedulerName名称，实现多机器同时处理同一个schedulerName下任务来达到集群效果。

“schedulerName可以通过org.quartz.scheduler.instanceName进行配置，默认名称为QuartzScheduler。

Scheduler操作的主要是JobDetail和Trigger两个组件，JobDetail封装的是任务配置信息，而Trigger触发器封装了任务触发信息，它们是1：N关系，即一个JobDetail可以关联多个Trigger触发器，但是一个Trigger触发器只能绑定到一个Job上。

JobDetail

JobDetail组件封装了quartz调度任务定义信息，下面是JobDetail组件常规使用方式如下：

// JobDataMap实现Map接口，任务调度时存储到JobExecuteContext中，可以传递给Job实例JobDataMap jobDataMap = new JobDataMap();jobDataMap.put("name", "zhangsan");jobDataMap.put("time", System.currentTimeMillis());JobDetail jobDetail = JobBuilder      // 绑定任务类            .newJob(QuartzCronJob.class)            .storeDurably()      // job对应ID            .withIdentity("job2", "DEFAULT")             .usingJobData(jobDataMap)            .build();JobKey jobKey = jobDetail.getKey();if (scheduler.checkExists(jobKey)) { log.warn("调度任务已存在，删除后重新添加:{}", jobKey); scheduler.interrupt(jobKey);//停止JOB    /**      * deleteJob操作在删除Job之前，会执行unscheduleJob()取消job和trigger关联    */    scheduler.deleteJob(jobKey);}// 将JobDetail任务定义信息插入quartz表scheduler.addJob(jobDetail, true);

JobDetail操作比较简单，主要有两点需要注意：1、newJob(Class jobClass)操作绑定任务类，任务类就是封装用户业务逻辑类；2、withIdentity(String name, String group)给该任务设置一个身份ID，后续可以通过该身份ID进行管理，为方便灵活管理quartz抽象出group概念，这样可以批量对一组作业进行批量操作，身份ID使用JobKey进行封装。

使用Scheduler类addJob(JobDetail jobDetail, boolean replace)方法就将创建的Job定义信息添加到quartz中，一般采用数据库持久化模式，即这里就会将Job定义信息插入到qrtz_job_details表中(见下图)。

下面来看下几个关键字段：

sched_name：上面说过，用来关联对应的Scheduler实例is_durable:是否持久化is_nonconcurrent:是否允许同一个作业可以同时多个实例执行，比如一个任务间隔1秒，但其执行时间为2秒，通过该属性控制是否允许同一个作业有多个任务同时允许，参见@DisallowConcurrentExecutionis_update_data: 任务已经执行中，是否允许更新JobDataMap持久化信息，参见@PersistJobDataAfterExecutionrequests_recovery: 故障恢复使用，具体参见后续源码分析job_data:JobDataMap序列化后存储到字段中

Trigger

任务定义完成，但是任务按照怎么周期性规则进行触发执行，这就要看Trigger触发器的脸色了

Trigger组件常规使用方式如下：

JobDataMap jobDataMap = new JobDataMap();jobDataMap.put("name", "lisi");jobDataMap.put("address", "China");Trigger trigger = TriggerBuilder            .newTrigger()            .withIdentity("trigger1", "DEFAULT")            .usingJobData(jobDataMap)            .startAt(new Date())            .endAt(new Date(System.currentTimeMillis()+38 * 60 * 1000))            .withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("*/10 * * * * ?"))            .forJob(new JobKey("job1", "DEFAULT"))            .build();//时间TriggerKey triggerKey = trigger.getKey();if(scheduler.checkExists(triggerKey)){ scheduler.unscheduleJob(triggerKey);}//必须绑定jobscheduler.scheduleJob(trigger);

和JobDetail类似，主要有两点需要注意：1、同withIdentity(String name, String group)，同理给该触发器设置一个身份ID，对应TriggerKey；2、startAt()、endAt()对应启止时间；3、withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("*/10 * * * * ?"))；4、forJob(JobKey keyOfJobToFire)将Trigger与Job进行关联，这样才知道触发哪个任务。

最后通过Scheduler类scheduleJob(Trigger trigger)方法就将创建的Trigger定义信息添加到quartz中，一般采用数据库持久化模式，即这里就会将Trigger定义信息插入到触发器相关表中，示例中使用cron触发器，则插入到qrtz_cron_triggers表中(见下图)。

下面我们就来看下任务是咋个触发的。Scheduler类scheduleJob(Trigger trigger)将触发器持久化后，你会发现qrtz_cron_triggers中没有起止时间以及和Job绑定内容，所以，接下来我们看一张非常重要表:qrtz_triggers。scheduleJob()方法在持久化Trigger信息后会同时向qrtz_triggers表插入一条记录(见下图)：

qrtz_job_details和qrtz_cron_triggers可以看成静态表，那qrtz_triggers就是运行动态表，保存着任务运行期间数据，且随着运行记录在动态变更，是quartz调度任务运行最重要的一张表，下面我们来看下这张表中几个关键字段：

start_time、end_time: trigger定义时设置的起止时间next_fire_time: 下次触发时间戳prev_fire_time: 上次触发时间戳trigger_state: trigger状态，最常见状态WAITING、ACQUIRED和EXECUTING，分别对应等待(下次触发时间还早) -> 加载到内存中等待(下次触发时间快到了) --> 执行(下次触发时间到了，需要触发任务)，具体参见后续源码分析misfire_instr: trigger触发时间过期处理策略，比如本来是10:23:50时间点进行触发，但是由于某些原因在10:23:53秒才检索出来，这是该触发时间点已经过期，misfire_instr就是控制采用什么策略处理该过期任务，是直接丢弃重新计算下次触发时间点、还是一定时间范围内过期的理解执行等等，具体参见后续源码分析job_data: 和JobDetail一样，Trigger也可绑定一个JobDataMap，用于向Job实例传递参数，该字段就是存储Trigger关联的JobDataMap序列化内容

quartz基本上就是围绕qrtz_triggers中这几个关键字段实现任务触发，我们连蒙带猜大致可以想出quartz任务调度触发机制粗略流程：

1、通过配置的trigger触发器，计算出下次触发时间，更新到next_fire_time字段，同时更新trigger_state状态为WAITING；

2、quartz线程扫描该表，从表中查询出未来很短一段时间将要触发的记录(比对next_fire_time和当前时间)放入到内存排队队列中，然后将trigger_state更新成ACQUIRED；

3、然后阻塞直到内存排队队列中触发任务到时间点，再触发任务之前，重新计算下次触发时间点，更新到next_fire_time，同时将trigger_state更新为WAITING，然后执行当前任务；

4、由于next_fire_time和trigger_state值更新，重新开始步骤1，就这样循环往复触发下去。

总结

这节从一个使用者角度简单分析quartz核心运行机制，由于只是简单的从外层而未深入剖析源码，只是简单结合数据库表信息对quartz大致的运行机制做个简单猜想，一些重要属性也没展开，带着这些疑问下一节通过源码分析找到真实的答案，一步步加深对quartz运行机制的理解。

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