概述

Quartz一款功能豐富、歷史悠久，完全基于Java實現的開源任務調度框架，Java調度領域知名度非常高。其簡單易用、穩定可靠的特性，使其被很多第三方應用將其當成調度框架基礎依賴，如spring boot已內置集成quartz，elastic-job調度框架則將quartz作為其底層基礎實現進行封裝，xxl-job曾經歷史版本也是集成quartz作為其觸發實現機制基礎，不過在最新版本采用時間輪實現已將quartz移除。

(資料圖片僅供參考)

核心三叉戟

使用quartz api時，最核心三件套如下：

Scheduler

SchedulerFactory和Scheduler從名稱就很容易識別這里采用工廠設計模式，Scheduler是quartz暴露出來供開發使用的一個最重要組件，從開發者視角來看它就是quartz的門面，對quartz的各種操作都是通過Scheduler進行串聯，類似于quartz的大管家、代言人角色。

“這種設計模式在開源框架中很常見，比如mybatis中SqlSessionFactory和SqlSession，通過給開發者提供大管家組件，通過一個組件串聯起所有核心功能，簡化了開發人員上手框架難度。

一般一個應用只會對應一個Scheduler實例，不同Scheduler實例之間通過schedulerName進行隔離，所有的quartz數據庫表設計中都有sched_name這一列字段，這樣Scheduler處理任務時只會操作數據庫表中對應schedulerName下的數據。quartz集群就是利用多個Scheduler實例配置相同schedulerName名稱，實現多機器同時處理同一個schedulerName下任務來達到集群效果。

“schedulerName可以通過org.quartz.scheduler.instanceName進行配置，默認名稱為QuartzScheduler。

Scheduler操作的主要是JobDetail和Trigger兩個組件，JobDetail封裝的是任務配置信息，而Trigger觸發器封裝了任務觸發信息，它們是1：N關系，即一個JobDetail可以關聯多個Trigger觸發器，但是一個Trigger觸發器只能綁定到一個Job上。

JobDetail

JobDetail組件封裝了quartz調度任務定義信息，下面是JobDetail組件常規使用方式如下：

// JobDataMap實現Map接口，任務調度時存儲到JobExecuteContext中，可以傳遞給Job實例JobDataMap jobDataMap = new JobDataMap();jobDataMap.put("name", "zhangsan");jobDataMap.put("time", System.currentTimeMillis());JobDetail jobDetail = JobBuilder      // 綁定任務類            .newJob(QuartzCronJob.class)            .storeDurably()      // job對應ID            .withIdentity("job2", "DEFAULT")             .usingJobData(jobDataMap)            .build();JobKey jobKey = jobDetail.getKey();if (scheduler.checkExists(jobKey)) { log.warn("調度任務已存在，刪除后重新添加:{}", jobKey); scheduler.interrupt(jobKey);//停止JOB    /**      * deleteJob操作在刪除Job之前，會執行unscheduleJob()取消job和trigger關聯    */    scheduler.deleteJob(jobKey);}// 將JobDetail任務定義信息插入quartz表scheduler.addJob(jobDetail, true);

JobDetail操作比較簡單，主要有兩點需要注意：1、newJob(Class jobClass)操作綁定任務類，任務類就是封裝用戶業務邏輯類；2、withIdentity(String name, String group)給該任務設置一個身份ID，后續可以通過該身份ID進行管理，為方便靈活管理quartz抽象出group概念，這樣可以批量對一組作業進行批量操作，身份ID使用JobKey進行封裝。

使用Scheduler類addJob(JobDetail jobDetail, boolean replace)方法就將創建的Job定義信息添加到quartz中，一般采用數據庫持久化模式，即這里就會將Job定義信息插入到qrtz_job_details表中(見下圖)。

下面來看下幾個關鍵字段：

sched_name：上面說過，用來關聯對應的Scheduler實例is_durable:是否持久化is_nonconcurrent:是否允許同一個作業可以同時多個實例執行，比如一個任務間隔1秒，但其執行時間為2秒，通過該屬性控制是否允許同一個作業有多個任務同時允許，參見@DisallowConcurrentExecutionis_update_data: 任務已經執行中，是否允許更新JobDataMap持久化信息，參見@PersistJobDataAfterExecutionrequests_recovery: 故障恢復使用，具體參見后續源碼分析job_data:JobDataMap序列化后存儲到字段中

Trigger

任務定義完成，但是任務按照怎么周期性規則進行觸發執行，這就要看Trigger觸發器的臉色了

Trigger組件常規使用方式如下：

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();//時間TriggerKey triggerKey = trigger.getKey();if(scheduler.checkExists(triggerKey)){ scheduler.unscheduleJob(triggerKey);}//必須綁定jobscheduler.scheduleJob(trigger);

和JobDetail類似，主要有兩點需要注意：1、同withIdentity(String name, String group)，同理給該觸發器設置一個身份ID，對應TriggerKey；2、startAt()、endAt()對應啟止時間；3、withSchedule(CronScheduleBuilder.cronSchedule("*/10 * * * * ?"))；4、forJob(JobKey keyOfJobToFire)將Trigger與Job進行關聯，這樣才知道觸發哪個任務。

最后通過Scheduler類scheduleJob(Trigger trigger)方法就將創建的Trigger定義信息添加到quartz中，一般采用數據庫持久化模式，即這里就會將Trigger定義信息插入到觸發器相關表中，示例中使用cron觸發器，則插入到qrtz_cron_triggers表中(見下圖)。

下面我們就來看下任務是咋個觸發的。Scheduler類scheduleJob(Trigger trigger)將觸發器持久化后，你會發現qrtz_cron_triggers中沒有起止時間以及和Job綁定內容，所以，接下來我們看一張非常重要表:qrtz_triggers。scheduleJob()方法在持久化Trigger信息后會同時向qrtz_triggers表插入一條記錄(見下圖)：

qrtz_job_details和qrtz_cron_triggers可以看成靜態表，那qrtz_triggers就是運行動態表，保存著任務運行期間數據，且隨著運行記錄在動態變更，是quartz調度任務運行最重要的一張表，下面我們來看下這張表中幾個關鍵字段：

start_time、end_time: trigger定義時設置的起止時間next_fire_time: 下次觸發時間戳prev_fire_time: 上次觸發時間戳trigger_state: trigger狀態，最常見狀態WAITING、ACQUIRED和EXECUTING，分別對應等待(下次觸發時間還早) -> 加載到內存中等待(下次觸發時間快到了) --> 執行(下次觸發時間到了，需要觸發任務)，具體參見后續源碼分析misfire_instr: trigger觸發時間過期處理策略，比如本來是10:23:50時間點進行觸發，但是由于某些原因在10:23:53秒才檢索出來，這是該觸發時間點已經過期，misfire_instr就是控制采用什么策略處理該過期任務，是直接丟棄重新計算下次觸發時間點、還是一定時間范圍內過期的理解執行等等，具體參見后續源碼分析job_data: 和JobDetail一樣，Trigger也可綁定一個JobDataMap，用于向Job實例傳遞參數，該字段就是存儲Trigger關聯的JobDataMap序列化內容

quartz基本上就是圍繞qrtz_triggers中這幾個關鍵字段實現任務觸發，我們連蒙帶猜大致可以想出quartz任務調度觸發機制粗略流程：

1、通過配置的trigger觸發器，計算出下次觸發時間，更新到next_fire_time字段，同時更新trigger_state狀態為WAITING；

2、quartz線程掃描該表，從表中查詢出未來很短一段時間將要觸發的記錄(比對next_fire_time和當前時間)放入到內存排隊隊列中，然后將trigger_state更新成ACQUIRED；

3、然后阻塞直到內存排隊隊列中觸發任務到時間點，再觸發任務之前，重新計算下次觸發時間點，更新到next_fire_time，同時將trigger_state更新為WAITING，然后執行當前任務；

4、由于next_fire_time和trigger_state值更新，重新開始步驟1，就這樣循環往復觸發下去。

總結

這節從一個使用者角度簡單分析quartz核心運行機制，由于只是簡單的從外層而未深入剖析源碼，只是簡單結合數據庫表信息對quartz大致的運行機制做個簡單猜想，一些重要屬性也沒展開，帶著這些疑問下一節通過源碼分析找到真實的答案，一步步加深對quartz運行機制的理解。

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