任务调度处理系列之 Spring源码分析-【SchedulingConfigurer实现原理】转

一、可能的场景
在做业务平台的时候我们经常会遇到，某些跟时间打交道的需要修改状态，比如说在时间区间之前，属于未生效状态，区间之内属于有效期，区间之后，属于过期，或者需要每天 每周 每月，甚至是年为单位的做一些固定的操作。通过定时任务可以通过开启定时任务来完成这些需求。

我做合同管理模块，合同有未生效，已生效，已过期，三个状态，不可能每次用户登录的时候去判断这个状态，然后修改，这样做会在登录的逻辑里边耦合了合同业务逻辑，同时消耗了登录时间，不太可取。

还有一些需要报表统计类的批量处理任务，任务量大，类别也很多，就可以使用这个处理。当然也可以使用中间件来处理（elastic-job、xxl-job），不过本文的主题不是这个，而是spring中的实现SchedulingConfigurer。

二、基本原理
需要联合使用@EnableScheduling与org.springframework.scheduling.annotation.SchedulingConfigurer完成调度配置，在SchedulingConfigurer接口中，需要实现一个void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar)方法ScheduledTaskRegistrar，我们发现该对象初始化完成后会执行scheduleTasks()方法，在该方法中添加任务调度信息，最终所有的任务信息都存放在名为scheduledFutures的集合中,通过Jdk的Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()和配置的时间规则进行任务的调度执行。

我的Github地址： https://github.com/cheriduk/spring-boot-integration-template

首先全局看一下：

三、源码实现细节
从开启注解@EnableScheduling开始

自己觉得还是图解源码好的，截图如下：

数据流转图：

四、核心类回顾
ScheduledAnnotationBeanPostProcessor

Scheduled注解后处理器，项目启动时会扫描所有标记了@Scheduled注解的方法，封装成ScheduledTask注册起来。

这个处理器是处理定时任务的核心类

// 首先：非常震撼的是，它实现的接口非常的多。还好的是，大部分接口我们都很熟悉了。
// MergedBeanDefinitionPostProcessor：它是个BeanPostProcessor
// DestructionAwareBeanPostProcessor：在销毁此Bean的时候，会调用对应方法
// SmartInitializingSingleton：它会在所有的单例Bean都完成了初始化后，调用这个接口的方法
// EmbeddedValueResolverAware, BeanNameAware, BeanFactoryAware, ApplicationContextAware：都是些感知接口
// DisposableBean：该Bean销毁的时候会调用
// ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>：监听容器的`ContextRefreshedEvent`事件
// ScheduledTaskHolder：维护本地的ScheduledTask实例
public class ScheduledAnnotationBeanPostProcessor
implements ScheduledTaskHolder, MergedBeanDefinitionPostProcessor, DestructionAwareBeanPostProcessor,
Ordered, EmbeddedValueResolverAware, BeanNameAware, BeanFactoryAware, ApplicationContextAware,
SmartInitializingSingleton, ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>, DisposableBean {

/**
* The default name of the {@link TaskScheduler} bean to pick up: "taskScheduler".
* <p>Note that the initial lookup happens by type; this is just the fallback
* in case of multiple scheduler beans found in the context.
* @since 4.2
*/
// 看着注释就知道，和@Async的默认处理一样~~~~先类型 在回退到名称
public static final String DEFAULT_TASK_SCHEDULER_BEAN_NAME = "taskScheduler";
// 调度器（若我们没有配置，它是null的）
@Nullable
private Object scheduler;

// 这些都是Awire感知接口注入进来的~~
@Nullable
private StringValueResolver embeddedValueResolver;
@Nullable
private String beanName;
@Nullable
private BeanFactory beanFactory;
@Nullable
private ApplicationContext applicationContext;

// ScheduledTaskRegistrar：ScheduledTask注册中心，ScheduledTaskHolder接口的一个重要的实现类，维护了程序中所有配置的ScheduledTask
// 内部会处理调取器得工作，因此我建议先移步，看看这个类得具体分析
private final ScheduledTaskRegistrar registrar = new ScheduledTaskRegistrar();

// 缓存，没有被标注注解的class们
// 这有个技巧，使用了newSetFromMap，自然而然的这个set也就成了一个线程安全的set
private final Set<Class<?>> nonAnnotatedClasses = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(64));

// 缓存对应的Bean上 里面对应的 ScheduledTask任务。可议有多个哦~~
// 注意：此处使用了IdentityHashMap
private final Map<Object, Set<ScheduledTask>> scheduledTasks = new IdentityHashMap<>(16);

// 希望此processor是最后执行的~
@Override
public int getOrder() {
return LOWEST_PRECEDENCE;
}

//Set the {@link org.springframework.scheduling.TaskScheduler} that will invoke the scheduled methods
// 也可以是JDK的ScheduledExecutorService(内部会给你包装成一个TaskScheduler)
// 若没有指定。那就会走默认策略：去从起中先按照类型找`TaskScheduler`该类型(或者ScheduledExecutorService这个类型也成)的。
// 若有多个该类型或者找不到，就安好"taskScheduler"名称去找
// 再找不到，就用系统默认的：
public void setScheduler(Object scheduler) {
this.scheduler = scheduler;
}
...

// 此方法会在该容器内所有的单例Bean已经初始化全部结束后，执行
@Override
public void afterSingletonsInstantiated() {
// Remove resolved singleton classes from cache
// 因为已经是最后一步了，所以这个缓存可议清空了
this.nonAnnotatedClasses.clear();

// 在容器内运行，ApplicationContext都不会为null
if (this.applicationContext == null) {
// Not running in an ApplicationContext -> register tasks early...
// 如果不是在ApplicationContext下运行的，那么就应该提前注册这些任务
finishRegistration();
}
}

// 兼容容器刷新的时间（此时候容器硬启动完成了） 它还在`afterSingletonsInstantiated`的后面执行
@Override
public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
// 这个动作务必要做：因为Spring可能有多个容器，所以可能会发出多个ContextRefreshedEvent 事件
// 显然我们只处理自己容器发出来得事件，别的容器发出来我不管~~
if (event.getApplicationContext() == this.applicationContext) {
// Running in an ApplicationContext -> register tasks this late...
// giving other ContextRefreshedEvent listeners a chance to perform
// their work at the same time (e.g. Spring Batch's job registration).
// 为其他ContextRefreshedEvent侦听器提供同时执行其工作的机会（例如，Spring批量工作注册）
finishRegistration();
}
}

private void finishRegistration() {
// 如果setScheduler了，就以调用者指定的为准~~~
if (this.scheduler != null) {
this.registrar.setScheduler(this.scheduler);
}

// 这里继续厉害了：从容器中找到所有的接口`SchedulingConfigurer`的实现类（我们可议通过实现它定制化scheduler）
if (this.beanFactory instanceof ListableBeanFactory) {
Map<String, SchedulingConfigurer> beans =
((ListableBeanFactory) this.beanFactory).getBeansOfType(SchedulingConfigurer.class);
List<SchedulingConfigurer> configurers = new ArrayList<>(beans.values());

// 同@Async只允许设置一个不一样的是，这里每个都会让它生效
// 但是平时使用，我们自顶一个类足矣~~~
AnnotationAwareOrderComparator.sort(configurers);
for (SchedulingConfigurer configurer : configurers) {
configurer.configureTasks(this.registrar);
}
}

// 至于task是怎么注册进registor的，请带回看`postProcessAfterInitialization`这个方法的实现
// 有任务并且registrar.getScheduler() == null，那就去容器里找来试试~~~
if (this.registrar.hasTasks() && this.registrar.getScheduler() == null) {
...
// 这块逻辑和@Async的处理一毛一样。忽略了 主要看看resolveSchedulerBean()这个方法即可
}

this.registrar.afterPropertiesSet();
}
// 从容器中去找一个
private <T> T resolveSchedulerBean(BeanFactory beanFactory, Class<T> schedulerType, boolean byName) {
// 若按名字去查找，那就按照名字找
if (byName) {
T scheduler = beanFactory.getBean(DEFAULT_TASK_SCHEDULER_BEAN_NAME, schedulerType);

// 这个处理非常非常有意思，就是说倘若找到了你可以在任意地方直接@Autowired这个Bean了，可以拿这个共用Scheduler来调度我们自己的任务啦~~
if (this.beanName != null && this.beanFactory instanceof ConfigurableBeanFactory) {
((ConfigurableBeanFactory) this.beanFactory).registerDependentBean(
DEFAULT_TASK_SCHEDULER_BEAN_NAME, this.beanName);
}
return scheduler;
}
// 按照schedulerType该类型的名字匹配resolveNamedBean 底层依赖：getBeanNamesForType
else if (beanFactory instanceof AutowireCapableBeanFactory) {
NamedBeanHolder<T> holder = ((AutowireCapableBeanFactory) beanFactory).resolveNamedBean(schedulerType);
if (this.beanName != null && beanFactory instanceof ConfigurableBeanFactory) {
((ConfigurableBeanFactory) beanFactory).registerDependentBean(holder.getBeanName(), this.beanName);
}
return holder.getBeanInstance();
}
// 按照类型找
else {
return beanFactory.getBean(schedulerType);
}
}


@Override
public void postProcessMergedBeanDefinition(RootBeanDefinition beanDefinition, Class<?> beanType, String beanName) {
}
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
return bean;
}

// Bean初始化完成后执行。去看看Bean里面有没有标注了@Scheduled的方法~~
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(final Object bean, String beanName) {
// 拿到目标类型（因为此类有可能已经被代理过）
Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(bean);
// 这里对没有标注注解的类做了一个缓存，防止从父去扫描（毕竟可能有多个容器，可能有重复扫描的现象）
if (!this.nonAnnotatedClasses.contains(targetClass)) {

// 如下：主要用到了MethodIntrospector.selectMethods 这个内省方法工具类的这个g工具方法，去找指定Class里面，符合条件的方法们
Map<Method, Set<Scheduled>> annotatedMethods = MethodIntrospector.selectMethods(targetClass,
(MethodIntrospector.MetadataLookup<Set<Scheduled>>) method -> {

//过滤Method的核心逻辑就是是否标注有此注解（Merged表示标注在父类、或者接口处也是ok的）
Set<Scheduled> scheduledMethods = AnnotatedElementUtils.getMergedRepeatableAnnotations(
method, Scheduled.class, Schedules.class);
return (!scheduledMethods.isEmpty() ? scheduledMethods : null);
});
if (annotatedMethods.isEmpty()) {
this.nonAnnotatedClasses.add(targetClass);
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("No @Scheduled annotations found on bean class: " + bean.getClass());
}
}
// 此处相当于已经找到了对应的注解方法~~~
else {
// Non-empty set of methods
// 这里有一个双重遍历。因为一个方法上，可能重复标注多个这样的注解~~~~~
// 所以最终遍历出来后，就交给processScheduled(scheduled, method, bean)去处理了
annotatedMethods.forEach((method, scheduledMethods) ->
scheduledMethods.forEach(scheduled -> processScheduled(scheduled, method, bean)));
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(annotatedMethods.size() + " @Scheduled methods processed on bean '" + beanName + "': " + annotatedMethods);
}
}
}
return bean;
}

// 这个方法就是灵魂了。就是执行这个注解，最终会把这个任务注册进去，并且启动的~~~
protected void processScheduled(Scheduled scheduled, Method method, Object bean) {
try {
// 标注此注解的方法必须是无参的方法
Assert.isTrue(method.getParameterCount() == 0, "Only no-arg methods may be annotated with @Scheduled");

// 拿到最终要被调用的方法 做这么一步操作主要是防止方法被代理了
Method invocableMethod = AopUtils.selectInvocableMethod(method, bean.getClass());
// 把该方法包装成一个Runnable 线程~~~
Runnable runnable = new ScheduledMethodRunnable(bean, invocableMethod);
boolean processedSchedule = false;
String errorMessage = "Exactly one of the 'cron', 'fixedDelay(String)', or 'fixedRate(String)' attributes is required";

// 装载任务，这里长度定为4，因为Spring认为标注4个注解还不够你用的？
Set<ScheduledTask> tasks = new LinkedHashSet<>(4);

// Determine initial delay
// 计算出延时多长时间执行 initialDelayString 支持占位符如：@Scheduled(fixedDelayString = "${time.fixedDelay}")
// 这段话得意思是，最终拿到一个initialDelay值~~~~~Long型的
long initialDelay = scheduled.initialDelay();
String initialDelayString = scheduled.initialDelayString();
if (StringUtils.hasText(initialDelayString)) {
Assert.isTrue(initialDelay < 0, "Specify 'initialDelay' or 'initialDelayString', not both");
if (this.embeddedValueResolver != null) {
initialDelayString = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(initialDelayString);
}
if (StringUtils.hasLength(initialDelayString)) {
try {
initialDelay = parseDelayAsLong(initialDelayString);
}
catch (RuntimeException ex) {
throw new IllegalArgumentException(
"Invalid initialDelayString value \"" + initialDelayString + "\" - cannot parse into long");
}
}
}

// Check cron expression
// 解析cron
String cron = scheduled.cron();
if (StringUtils.hasText(cron)) {
String zone = scheduled.zone();
// 由此可见，cron也可以使用占位符。把它配置在配置文件里就成~~~zone也是支持占位符的
if (this.embeddedValueResolver != null) {
cron = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(cron);
zone = this.embeddedValueResolver.resolveStringValue(zone);
}
if (StringUtils.hasLength(cron)) {
Assert.isTrue(initialDelay == -1, "'initialDelay' not supported for cron triggers");
processedSchedule = true;
TimeZone timeZone;
if (StringUtils.hasText(zone)) {
timeZone = StringUtils.parseTimeZoneString(zone);
}
else {
timeZone = TimeZone.getDefault();
}

// 这个相当于，如果配置了cron，它就是一个task了，就可以吧任务注册进registrar里面了
// 这里面的处理是。如果已经有调度器taskScheduler了，那就立马准备执行了
tasks.add(this.registrar.scheduleCronTask(new CronTask(runnable, new CronTrigger(cron, timeZone))));
}
}

// At this point we don't need to differentiate between initial delay set or not anymore
if (initialDelay < 0) {
initialDelay = 0;
}
...
// 下面就不再说了，就是解析fixed delay、fixed rated、

// Check whether we had any attribute set
Assert.isTrue(processedSchedule, errorMessage);

// Finally register the scheduled tasks
// 最后吧这些任务都放在全局属性里保存起来~~~~
// getScheduledTasks()方法是会把所有的任务都返回出去的~~~ScheduledTaskHolder接口就一个Set<ScheduledTask> getScheduledTasks();方法嘛
synchronized (this.scheduledTasks) {
Set<ScheduledTask> registeredTasks = this.scheduledTasks.get(bean);
if (registeredTasks == null) {
registeredTasks = new LinkedHashSet<>(4);
this.scheduledTasks.put(bean, registeredTasks);
}
registeredTasks.addAll(tasks);
}
}
catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new IllegalStateException(
"Encountered invalid @Scheduled method '" + method.getName() + "': " + ex.getMessage());
}
}

private static long parseDelayAsLong(String value) throws RuntimeException {
if (value.length() > 1 && (isP(value.charAt(0)) || isP(value.charAt(1)))) {
return Duration.parse(value).toMillis();
}
return Long.parseLong(value);
}

private static boolean isP(char ch) {
return (ch == 'P' || ch == 'p');
}

//@since 5.0.2 获取到所有的任务。包含本实例的，以及registrar（手动注册）的所有任务
@Override
public Set<ScheduledTask> getScheduledTasks() {
Set<ScheduledTask> result = new LinkedHashSet<>();
synchronized (this.scheduledTasks) {
Collection<Set<ScheduledTask>> allTasks = this.scheduledTasks.values();
for (Set<ScheduledTask> tasks : allTasks) {
result.addAll(tasks);
}
}
result.addAll(this.registrar.getScheduledTasks());
return result;
}

// Bean销毁之前执行。移除掉所有的任务，并且取消所有的任务
@Override
public void postProcessBeforeDestruction(Object bean, String beanName) {
Set<ScheduledTask> tasks;
synchronized (this.scheduledTasks) {
tasks = this.scheduledTasks.remove(bean);
}
if (tasks != null) {
for (ScheduledTask task : tasks) {
task.cancel();
}
}
}
...
}

这里已经把Spring怎么发现Task、执行Task的流程讲解通了。还有一个重要的类：ScheduledTaskRegistrar，它整体作为一个注册中心的角色，非常的重要 。

ScheduledTaskRegistrar

ScheduledTask注册中心，ScheduledTaskHolder接口的一个重要的实现类，维护了程序中所有配置的ScheduledTask。

//@since 3.0 它在Spring3.0就有了
// 这里面又有一个重要的接口：我们可以通过扩展实现此接口，来定制化属于自己的ScheduledTaskRegistrar 下文会有详细介绍
// 它实现了InitializingBean和DisposableBean，所以我们也可以把它放进容器里面
public class ScheduledTaskRegistrar implements ScheduledTaskHolder, InitializingBean, DisposableBean {

// 任务调度器
@Nullable
private TaskScheduler taskScheduler;
// 该类是JUC包中的类
@Nullable
private ScheduledExecutorService localExecutor;

// 对任务进行分类 管理
@Nullable
private List<TriggerTask> triggerTasks;
@Nullable
private List<CronTask> cronTasks;
@Nullable
private List<IntervalTask> fixedRateTasks;
@Nullable
private List<IntervalTask> fixedDelayTasks;
private final Map<Task, ScheduledTask> unresolvedTasks = new HashMap<>(16);
private final Set<ScheduledTask> scheduledTasks = new LinkedHashSet<>(16);

// 调用者可以自己指定一个TaskScheduler
public void setTaskScheduler(TaskScheduler taskScheduler) {
Assert.notNull(taskScheduler, "TaskScheduler must not be null");
this.taskScheduler = taskScheduler;
}

// 这里，如果你指定的是个TaskScheduler、ScheduledExecutorService都是可以的
// ConcurrentTaskScheduler也是一个TaskScheduler的实现类
public void setScheduler(@Nullable Object scheduler) {
if (scheduler == null) {
this.taskScheduler = null;
}
else if (scheduler instanceof TaskScheduler) {
this.taskScheduler = (TaskScheduler) scheduler;
}
else if (scheduler instanceof ScheduledExecutorService) {
this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(((ScheduledExecutorService) scheduler));
}
else {
throw new IllegalArgumentException("Unsupported scheduler type: " + scheduler.getClass());
}
}

@Nullable
public TaskScheduler getScheduler() {
return this.taskScheduler;
}
// 将触发的任务指定为可运行文件（任务）和触发器对象的映射 typically custom implementations of the {@link Trigger} interface
// org.springframework.scheduling.Trigger
public void setTriggerTasks(Map<Runnable, Trigger> triggerTasks) {
this.triggerTasks = new ArrayList<>();
triggerTasks.forEach((task, trigger) -> addTriggerTask(new TriggerTask(task, trigger)));
}

// 主要处理` <task:*>`这种配置
public void setTriggerTasksList(List<TriggerTask> triggerTasks) {
this.triggerTasks = triggerTasks;
}
public List<TriggerTask> getTriggerTaskList() {
return (this.triggerTasks != null? Collections.unmodifiableList(this.triggerTasks) :
Collections.emptyList());
}

// 这个一般是最常用的 CronTrigger：Trigger的一个实现类。另一个实现类为PeriodicTrigger
public void setCronTasks(Map<Runnable, String> cronTasks) {
this.cronTasks = new ArrayList<>();
cronTasks.forEach(this::addCronTask);
}
public void setCronTasksList(List<CronTask> cronTasks) {
this.cronTasks = cronTasks;
}
public List<CronTask> getCronTaskList() {
return (this.cronTasks != null ? Collections.unmodifiableList(this.cronTasks) :
Collections.emptyList());
}
...
// 判断是否还有任务
public boolean hasTasks() {
return (!CollectionUtils.isEmpty(this.triggerTasks) ||
!CollectionUtils.isEmpty(this.cronTasks) ||
!CollectionUtils.isEmpty(this.fixedRateTasks) ||
!CollectionUtils.isEmpty(this.fixedDelayTasks));
}


/**
* Calls {@link #scheduleTasks()} at bean construction time.
*/
// 这个方法很重要：开始执行所有已经注册的任务们~~
@Override
public void afterPropertiesSet() {
scheduleTasks();
}
@SuppressWarnings("deprecation")
protected void scheduleTasks() {
// 这一步非常重要：如果我们没有指定taskScheduler ，这里面会new一个newSingleThreadScheduledExecutor
// 显然它并不是是一个真的线程池，所以他所有的任务还是得一个一个的One by One的执行的 请务必注意啊~~~~
// 默认是它：Executors.newSingleThreadScheduledExecutor() 所以肯定串行啊
if (this.taskScheduler == null) {
this.localExecutor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
this.taskScheduler = new ConcurrentTaskScheduler(this.localExecutor);
}


// 加下来做得事，就是借助TaskScheduler来启动每个任务
// 并且把启动了的任务最终保存到scheduledTasks里面~~~ 后面还会介绍TaskScheduler的两个实现
if (this.triggerTasks != null) {
for (TriggerTask task : this.triggerTasks) {
addScheduledTask(scheduleTriggerTask(task));
}
}
if (this.cronTasks != null) {
for (CronTask task : this.cronTasks) {
addScheduledTask(scheduleCronTask(task));
}
}
if (this.fixedRateTasks != null) {
for (IntervalTask task : this.fixedRateTasks) {
addScheduledTask(scheduleFixedRateTask(task));
}
}
if (this.fixedDelayTasks != null) {
for (IntervalTask task : this.fixedDelayTasks) {
addScheduledTask(scheduleFixedDelayTask(task));
}
}
}

private void addScheduledTask(@Nullable ScheduledTask task) {
if (task != null) {
this.scheduledTasks.add(task);
}
}
@Override
public Set<ScheduledTask> getScheduledTasks() {
return Collections.unmodifiableSet(this.scheduledTasks);
}

// 销毁： task.cancel()取消所有的任务 调用的是Future.cancel()
// 并且关闭线程池localExecutor.shutdownNow()
@Override
public void destroy() {
for (ScheduledTask task : this.scheduledTasks) {
task.cancel();
}
if (this.localExecutor != null) {
this.localExecutor.shutdownNow();
}
}

}
文章
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