综观目前的 Web 应用，多数应用都具备任务调度的功能。本文由浅入深介绍了几种任务调度的 Java 实现方法，包括 Timer，Scheduler, Quartz 以及 JCron Tab，并对其优缺点进行比较，目的在于给需要开发任务调度的程序员提供有价值的参考。
任务调度是指基于给定时间点，给定时间间隔或者给定执行次数自动执行任务。本文由浅入深介绍四种任务调度的 Java 实现：
- Timer
- ScheduledExecutor
- 开源工具包 Quartz
- 开源工具包 JCronTab
此外，为结合实现复杂的任务调度，本文还将介绍 Calendar 的一些使用方法。
相信大家都已经非常熟悉 java.util.Timer 了，它是最简单的一种实现任务调度的方法，下面给出一个具体的例子：
1 package com.ibm.scheduler; 2 import java.util.Timer; 3 import java.util.TimerTask; 4 5 public class TimerTest extends TimerTask { 6 7 private String jobName = ""; 8 9 public TimerTest(String jobName) { 10 super(); 11 this.jobName = jobName; 12 } 13 14 @Override 15 public void run() { 16 System.out.println("execute " + jobName); 17 } 18 19 public static void main(String[] args) { 20 Timer timer = new Timer(); 21 long delay1 = 1 * 1000; 22 long period1 = 1000; 23 // 从现在开始 1 秒钟之后，每隔 1 秒钟执行一次 job1 24 timer.schedule(new TimerTest("job1"), delay1, period1); 25 long delay2 = 2 * 1000; 26 long period2 = 2000; 27 // 从现在开始 2 秒钟之后，每隔 2 秒钟执行一次 job2 28 timer.schedule(new TimerTest("job2"), delay2, period2); 29 } 30 } 31 /** 32 输出结果: 33 execute job1 34 execute job1 35 execute job2 36 execute job1 37 execute job1 38 execute job2 39 */
使用 Timer 实现任务调度的核心类是 Timer 和 TimerTask。其中 Timer 负责设定 TimerTask 的起始与间隔执行时间。使用者只需要创建一个 TimerTask 的继承类，实现自己的 run 方法，然后将其丢给 Timer 去执行即可。
Timer 的设计核心是一个 TaskList 和一个 TaskThread。Timer 将接收到的任务丢到自己的 TaskList 中，TaskList 按照 Task 的最初执行时间进行排序。TimerThread 在创建 Timer 时会启动成为一个守护线程。这个线程会轮询所有任务，找到一个最近要执行的任务，然后休眠，当到达最近要执行任务的开始时间点，TimerThread 被唤醒并执行该任务。之后 TimerThread 更新最近一个要执行的任务，继续休眠。
Timer 的优点在于简单易用，但由于所有任务都是由同一个线程来调度，因此所有任务都是串行执行的，同一时间只能有一个任务在执行，前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务。
鉴于 Timer 的上述缺陷，Java 5 推出了基于线程池设计的 ScheduledExecutor。其设计思想是，每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。需 要注意的是，只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。
1 package com.ibm.scheduler; 2 import java.util.concurrent.Executors; 3 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 4 import java.util.concurrent.TimeUnit; 5 6 public class ScheduledExecutorTest implements Runnable { 7 private String jobName = ""; 8 9 public ScheduledExecutorTest(String jobName) { 10 super(); 11 this.jobName = jobName; 12 } 13 14 @Override 15 public void run() { 16 System.out.println("execute " + jobName); 17 } 18 19 public static void main(String[] args) { 20 ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10); 21 22 long initialDelay1 = 1; 23 long period1 = 1; 24 // 从现在开始1秒钟之后，每隔1秒钟执行一次job1 25 service.scheduleAtFixedRate( 26 new ScheduledExecutorTest("job1"), initialDelay1, 27 period1, TimeUnit.SECONDS); 28 29 long initialDelay2 = 1; 30 long delay2 = 1; 31 // 从现在开始2秒钟之后，每隔2秒钟执行一次job2 32 service.scheduleWithFixedDelay( 33 new ScheduledExecutorTest("job2"), initialDelay2, 34 delay2, TimeUnit.SECONDS); 35 } 36 } 37 /** 38 输出结果: 39 execute job1 40 execute job1 41 execute job2 42 execute job1 43 execute job1 44 execute job2 45 */
上面代码展示了 ScheduledExecutorService 中两种最常用的调度方法 ScheduleAtFixedRate 和 ScheduleWithFixedDelay。ScheduleAtFixedRate 每次执行时间为上一次任务开始起向后推一个时间间隔，即每次执行时间为 :initialDelay, initialDelay+period, initialDelay+2*period, …；ScheduleWithFixedDelay 每次执行时间为上一次任务结束起向后推一个时间间隔，即每次执行时间为：initialDelay, initialDelay+executeTime+delay, initialDelay+2*executeTime+2*delay。由此可见，ScheduleAtFixedRate 是基于固定时间间隔进行任务调度，ScheduleWithFixedDelay 取决于每次任务执行的时间长短，是基于不固定时间间隔进行任务调度。
用 ScheduledExecutor 和 Calendar 实现复杂任务调度
Timer 和 ScheduledExecutor 都仅能提供基于开始时间与重复间隔的任务调度，不能胜任更加复杂的调度需求。比如，设置每星期二的 16:38:10 执行任务。该功能使用 Timer 和 ScheduledExecutor 都不能直接实现，但我们可以借助 Calendar 间接实现该功能。
1 package com.ibm.scheduler; 2 3 import java.util.Calendar; 4 import java.util.Date; 5 import java.util.TimerTask; 6 import java.util.concurrent.Executors; 7 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 8 import java.util.concurrent.TimeUnit; 9 10 public class ScheduledExceutorTest2 extends TimerTask { 11 12 private String jobName = ""; 13 14 public ScheduledExceutorTest2(String jobName) { 15 super(); 16 this.jobName = jobName; 17 } 18 19 @Override 20 public void run() { 21 System.out.println("Date = "+new Date()+", execute " + jobName); 22 } 23 24 /** 25 * 计算从当前时间currentDate开始，满足条件dayOfWeek, hourOfDay, 26 * minuteOfHour, secondOfMinite的最近时间 27 * @return 28 */ 29 public Calendar getEarliestDate(Calendar currentDate, int dayOfWeek, 30 int hourOfDay, int minuteOfHour, int secondOfMinite) { 31 //计算当前时间的WEEK_OF_YEAR,DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE,SECOND等各个字段值 32 int currentWeekOfYear = currentDate.get(Calendar.WEEK_OF_YEAR); 33 int currentDayOfWeek = currentDate.get(Calendar.DAY_OF_WEEK); 34 int currentHour = currentDate.get(Calendar.HOUR_OF_DAY); 35 int currentMinute = currentDate.get(Calendar.MINUTE); 36 int currentSecond = currentDate.get(Calendar.SECOND); 37 38 //如果输入条件中的dayOfWeek小于当前日期的dayOfWeek,则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周 39 boolean weekLater = false; 40 if (dayOfWeek < currentDayOfWeek) { 41 weekLater = true; 42 } else if (dayOfWeek == currentDayOfWeek) { 43 //当输入条件与当前日期的dayOfWeek相等时，如果输入条件中的 44 //hourOfDay小于当前日期的 45 //currentHour，则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周 46 if (hourOfDay < currentHour) { 47 weekLater = true; 48 } else if (hourOfDay == currentHour) { 49 //当输入条件与当前日期的dayOfWeek, hourOfDay相等时， 50 //如果输入条件中的minuteOfHour小于当前日期的 51 //currentMinute，则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周 52 if (minuteOfHour < currentMinute) { 53 weekLater = true; 54 } else if (minuteOfHour == currentSecond) { 55 //当输入条件与当前日期的dayOfWeek, hourOfDay， 56 //minuteOfHour相等时，如果输入条件中的 57 //secondOfMinite小于当前日期的currentSecond， 58 //则WEEK_OF_YEAR需要推迟一周 59 if (secondOfMinite < currentSecond) { 60 weekLater = true; 61 } 62 } 63 } 64 } 65 if (weekLater) { 66 //设置当前日期中的WEEK_OF_YEAR为当前周推迟一周 67 currentDate.set(Calendar.WEEK_OF_YEAR, currentWeekOfYear + 1); 68 } 69 // 设置当前日期中的DAY_OF_WEEK,HOUR_OF_DAY,MINUTE,SECOND为输入条件中的值。 70 currentDate.set(Calendar.DAY_OF_WEEK, dayOfWeek); 71 currentDate.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, hourOfDay); 72 currentDate.set(Calendar.MINUTE, minuteOfHour); 73 currentDate.set(Calendar.SECOND, secondOfMinite); 74 return currentDate; 75 76 } 77 78 public static void main(String[] args) throws Exception { 79 80 ScheduledExceutorTest2 test = new ScheduledExceutorTest2("job1"); 81 //获取当前时间 82 Calendar currentDate = Calendar.getInstance(); 83 long currentDateLong = currentDate.getTime().getTime(); 84 System.out.println("Current Date = " + currentDate.getTime().toString()); 85 //计算满足条件的最近一次执行时间 86 Calendar earliestDate = test 87 .getEarliestDate(currentDate, 3, 16, 38, 10); 88 long earliestDateLong = earliestDate.getTime().getTime(); 89 System.out.println("Earliest Date = " 90 + earliestDate.getTime().toString()); 91 //计算从当前时间到最近一次执行时间的时间间隔 92 long delay = earliestDateLong - currentDateLong; 93 //计算执行周期为一星期 94 long period = 7 * 24 * 60 * 60 * 1000; 95 ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(10); 96 //从现在开始delay毫秒之后，每隔一星期执行一次job1 97 service.scheduleAtFixedRate(test, delay, period, 98 TimeUnit.MILLISECONDS); 99 100 } 101 } 102 /** 103 输出结果: 104 Current Date = Wed Feb 02 17:32:01 CST 2011 105 Earliest Date = Tue Feb 8 16:38:10 CST 2011 106 Date = Tue Feb 8 16:38:10 CST 2011, execute job1 107 Date = Tue Feb 15 16:38:10 CST 2011, execute job1 108 */
清单 3 实现了每星期二 16:38:10 调度任务的功能。其核心在于根据当前时间推算出最近一个星期二 16:38:10 的绝对时间，然后计算与当前时间的时间差，作为调用 ScheduledExceutor 函数的参数。计算最近时间要用到 java.util.calendar 的功能。首先需要解释 calendar 的一些设计思想。Calendar 有以下几种唯一标识一个日期的组合方式：
YEAR + MONTH + DAY_OF_MONTH YEAR + MONTH + WEEK_OF_MONTH + DAY_OF_WEEK YEAR + MONTH + DAY_OF_WEEK_IN_MONTH + DAY_OF_WEEK YEAR + DAY_OF_YEAR YEAR + DAY_OF_WEEK + WEEK_OF_YEAR
上述组合分别加上 HOUR_OF_DAY + MINUTE + SECOND 即为一个完整的时间标识。本例采用了最后一种组合方式。输入为 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 以及当前日期 , 输出为一个满足 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 并且距离当前日期最近的未来日期。计算的原则是从输入的 DAY_OF_WEEK 开始比较，如果小于当前日期的 DAY_OF_WEEK，则需要向 WEEK_OF_YEAR 进一， 即将当前日期中的 WEEK_OF_YEAR 加一并覆盖旧值；如果等于当前的 DAY_OF_WEEK, 则继续比较 HOUR_OF_DAY；如果大于当前的 DAY_OF_WEEK，则直接调用 java.util.calenda 的 calendar.set(field, value) 函数将当前日期的 DAY_OF_WEEK, HOUR_OF_DAY, MINUTE, SECOND 赋值为输入值，依次类推，直到比较至 SECOND。读者可以根据输入需求选择不同的组合方式来计算最近执行时间。
可以看出，用上述方法实现该任务调度比较麻烦，这就需要一个更加完善的任务调度框架来解决这些复杂的调度问题。幸运的是，开源工具包 Quartz 与 JCronTab 提供了这方面强大的支持。
Quartz 可以满足更多更复杂的调度需求，首先让我们看看如何用 Quartz 实现每星期二 16:38 的调度安排：
1 package com.ibm.scheduler; 2 import java.util.Date; 3 4 import org.quartz.Job; 5 import org.quartz.JobDetail; 6 import org.quartz.JobExecutionContext; 7 import org.quartz.JobExecutionException; 8 import org.quartz.Scheduler; 9 import org.quartz.SchedulerFactory; 10 import org.quartz.Trigger; 11 import org.quartz.helpers.TriggerUtils; 12 13 public class QuartzTest implements Job { 14 15 @Override 16 //该方法实现需要执行的任务 17 public void execute(JobExecutionContext arg0) throws JobExecutionException { 18 System.out.println("Generating report - " 19 + arg0.getJobDetail().getFullName() + ", type =" 20 + arg0.getJobDetail().getJobDataMap().get("type")); 21 System.out.println(new Date().toString()); 22 } 23 public static void main(String[] args) { 24 try { 25 // 创建一个Scheduler 26 SchedulerFactory schedFact = 27 new org.quartz.impl.StdSchedulerFactory(); 28 Scheduler sched = schedFact.getScheduler(); 29 sched.start(); 30 // 创建一个JobDetail，指明name，groupname，以及具体的Job类名， 31 //该Job负责定义需要执行任务 32 JobDetail jobDetail = new JobDetail("myJob", "myJobGroup", 33 QuartzTest.class); 34 jobDetail.getJobDataMap().put("type", "FULL"); 35 // 创建一个每周触发的Trigger，指明星期几几点几分执行 36 Trigger trigger = TriggerUtils.makeWeeklyTrigger(3, 16, 38); 37 trigger.setGroup("myTriggerGroup"); 38 // 从当前时间的下一秒开始执行 39 trigger.setStartTime(TriggerUtils.getEvenSecondDate(new Date())); 40 // 指明trigger的name 41 trigger.setName("myTrigger"); 42 // 用scheduler将JobDetail与Trigger关联在一起，开始调度任务 43 sched.scheduleJob(jobDetail, trigger); 44 45 } catch (Exception e) { 46 e.printStackTrace(); 47 } 48 } 49 } 50 /** 51 输出结果: 52 Generating report - myJobGroup.myJob, type =FULL 53 Tue Feb 8 16:38:00 CST 2011 54 Generating report - myJobGroup.myJob, type =FUL 55 Tue Feb 15 16:38:00 CST 2011 56 */
清单 4 非常简洁地实现了一个上述复杂的任务调度。Quartz 设计的核心类包括 Scheduler, Job 以及 Trigger。其中，Job 负责定义需要执行的任务，Trigger 负责设置调度策略，Scheduler 将二者组装在一起，并触发任务开始执行。
原文转自：IBM developerWorks