前言

定時(shí)任務(wù)在系統(tǒng)中并不少見，主要目的是用于需要定時(shí)處理數(shù)據(jù)或者執(zhí)行某個(gè)操作的情況下，如定時(shí)關(guān)閉訂單，或者定時(shí)備份。而常見的定時(shí)任務(wù)分為2種，第一種：固定時(shí)間執(zhí)行，如：每分鐘執(zhí)行一次，每天執(zhí)行一次。第二種：延時(shí)多久執(zhí)行，就是當(dāng)發(fā)生一件事情后，根據(jù)這件時(shí)間發(fā)生的時(shí)間定時(shí)多久后執(zhí)行任務(wù)，如：15分鐘后關(guān)閉訂單付款狀態(tài)，24小時(shí)候后關(guān)閉訂單并且釋放庫存，而由于第二種一般都是單一數(shù)據(jù)的處理（主要是指數(shù)據(jù)量不大，一般情況下只有一個(gè)主體處理對象，如：一個(gè)訂單以及訂單中的N個(gè)商品），所以一般情況下第二種出現(xiàn)性能問題的幾率不大（不代表沒有），所以本文主要是針對第一種定時(shí)任務(wù)來進(jìn)行優(yōu)化，而且主要是針對數(shù)據(jù)同步或者傳遞數(shù)據(jù)來進(jìn)行優(yōu)化，而優(yōu)化的方式也是根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目中的情況在不同階段進(jìn)行優(yōu)化的

第一階段

第一階段屬于原始階段，邏輯也最為簡單，由于同步分為數(shù)據(jù)同步和傳遞數(shù)據(jù)，而且2種的需求各不一致（主要是在于是否允許丟失），所以分開分析

第一種類型：傳遞數(shù)據(jù)

由于傳遞數(shù)據(jù)可以允許丟失，常見的場景如調(diào)用憑證推送（常見于接口需要暴露給第三方，為了安全性，可以定時(shí)推送調(diào)用憑證來保證接口安全性），消息推送（訂單消費(fèi)成功后推送消息，由于可能推送失敗，所以需要進(jìn)入定時(shí)任務(wù)進(jìn)行重試，但是因?yàn)橄?shí)時(shí)性，所以重試到一定次數(shù)后放棄重試）

傳遞數(shù)據(jù)在第一階段設(shè)計(jì)非常簡單，定時(shí)推送，有限的錯(cuò)誤次數(shù)，同步成功后修改狀態(tài)，同步失敗后對失敗次數(shù)+1，一旦超過錯(cuò)誤次數(shù)，就不在繼續(xù)嘗試

第二種類型：同步數(shù)據(jù)

同步數(shù)據(jù)跟傳遞數(shù)據(jù)不同點(diǎn)在于同步數(shù)據(jù)一定需要保證數(shù)據(jù)能投遞成功，否則就要一直進(jìn)行重試，比如2個(gè)系統(tǒng)間的訂單同步，會(huì)員信息同步等

同步數(shù)據(jù)再第一階段也非常簡單，定時(shí)同步數(shù)據(jù)，失敗就設(shè)置同步狀態(tài)為同步失敗，每次同步就只查詢狀態(tài)為未同步和同步失敗記錄

第二階段

一開始需要傳遞或者同步的系統(tǒng)很少，數(shù)據(jù)也少，所以沒有什么問題，但是第二階段不一樣了，數(shù)據(jù)量稍微有所新增，但是增量不大，主要是需要同步的系統(tǒng)多了，打個(gè)比方，連鎖商店，總部需要把數(shù)據(jù)下傳到所有門店去，這樣門店就不用每次去總部獲取數(shù)據(jù)，這樣太耗費(fèi)時(shí)間了，當(dāng)然門店每次從總部獲取到數(shù)據(jù)可以緩存到本地，不過跟本文內(nèi)容關(guān)系不大，所以這里不再討論。由于需要同步的系統(tǒng)太多，所以延伸出另外一個(gè)問題，一旦一個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不好，會(huì)影響其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，所以在第二階段，引入了黑名單機(jī)制，由于黑名單機(jī)制對于傳遞數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù)大致相同，所以這里就不分開描述，有差異性的地方也會(huì)指出

黑名單具體處理機(jī)制

黑名單分二級：

第一級用于控制本次定時(shí)任務(wù)，當(dāng)本次運(yùn)行定時(shí)任務(wù)時(shí)，不同的接受數(shù)據(jù)服務(wù)器可能有0-N條數(shù)據(jù)需要同步，所以一旦進(jìn)入第一級黑名單后，本次后面都不會(huì)向接受數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)起請求，而是直接失敗；

第二級用于控制多長時(shí)間內(nèi)不進(jìn)入重試，是控制整個(gè)的，從查詢需要同步的數(shù)據(jù)時(shí)候就直接過濾并且設(shè)置為同步失敗狀態(tài)（傳遞消息需要對失敗次數(shù)加1）

首先第一級，當(dāng)請求不到接受數(shù)據(jù)的服務(wù)器的時(shí)候（鏈接失敗，或者鏈接超時(shí)），會(huì)再重試2次（傳遞數(shù)據(jù)由于及時(shí)性要求，所以不會(huì)重試，并且超時(shí)時(shí)間也會(huì)合理的減少），如果2次都同步失敗，這判斷本條數(shù)據(jù)同步失敗，并且進(jìn)入第一級黑名單，并且判斷一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入了幾次第一級黑名單，具體使用redis控制，首先是否進(jìn)入第一級黑名單直接程序中存儲(chǔ)就好，一定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入了幾次黑名單，就使用有序集合保存，排序的分值就存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間戳

進(jìn)入第一級黑名單后，使用一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入幾次的限制條件，來判斷是否進(jìn)入第二級黑名單，比如5分鐘進(jìn)入3次第一級黑名單，就進(jìn)入第二級黑名單，那么就查詢分值大于5分鐘前時(shí)間戳的數(shù)據(jù)集合，如果集合結(jié)果有3條或以上數(shù)據(jù)了，那么就進(jìn)入第二級黑名單，同時(shí)清理掉redis中關(guān)于第一級黑名單存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，如果沒有3條數(shù)據(jù)，那么就刪除分值小于5分鐘前的時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，避免垃圾數(shù)據(jù)過多

使用黑名單機(jī)制，可以有效避免一些因?yàn)榉?wù)本來不可訪問導(dǎo)致一直還重試的問題，并且由于有二級黑名單，所以也一定程度上避免了因?yàn)闀簳r(shí)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)長久無法同步的問題

第三階段

由于需要傳遞的數(shù)據(jù)和需要同步數(shù)據(jù)的服務(wù)越來越多，并且由于各種問題導(dǎo)致很多數(shù)據(jù)不能一次性同步成功，所以每次定時(shí)任務(wù)都需要同步大量數(shù)據(jù)，這樣就導(dǎo)致及時(shí)性很差了，比如幾千條數(shù)據(jù)同步下來，就算一條只需要幾十毫秒，從開始到最后一條數(shù)據(jù)同步成功也是幾十秒之后了，所以需要再次對定時(shí)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)據(jù)量大而導(dǎo)致同步慢原因很簡單，是由于單個(gè)線程串行同步的，也就是說必須要上一條數(shù)據(jù)處理了才能處理下一條數(shù)據(jù)，所以可以使用多線程來優(yōu)化，提高硬件使用率

多線程的定時(shí)任務(wù)

當(dāng)然肯定不可能給每條數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)線程，先不說得創(chuàng)建多少條線程，僅僅是創(chuàng)建線程的消耗就已經(jīng)很大了，而且線程數(shù)量太多，頻繁切換線程上下文也會(huì)導(dǎo)致性能損耗，所以最合適的就是將數(shù)據(jù)分配到機(jī)器CPU核心數(shù)量的線程，或者核心數(shù)量*2的線程上去處理更合適，當(dāng)然具體情況具體分析，最好還是具體測試得出合適的線程數(shù)量，同時(shí)由于肯定是會(huì)存在多個(gè)定時(shí)任務(wù)，所以可以多個(gè)定時(shí)任務(wù)使用同一個(gè)線程池，但是每個(gè)任務(wù)只使用合適線程數(shù)量來處理

線程數(shù)據(jù)分配原則

同一個(gè)被接受調(diào)用的數(shù)據(jù)的服務(wù)器的數(shù)據(jù)肯定是分配到一個(gè)線程中去處理，比如要分配8個(gè)線程來處理，那么可以創(chuàng)建8個(gè)集合，先保存查詢出來需要被同步的數(shù)據(jù)，同時(shí)查詢出來的數(shù)據(jù)根據(jù)被接受數(shù)據(jù)的服務(wù)器標(biāo)識排序，用接受數(shù)據(jù)的服務(wù)器標(biāo)識的hash值來%8來確定放入哪個(gè)集合，或者使用輪詢的方式放入指定集合，分配好之后則創(chuàng)建8個(gè)runable放入線程池中去執(zhí)行

防止定時(shí)任務(wù)疊加

開啟多線程處理后，由于主線程在把任務(wù)放入線程池中運(yùn)行的時(shí)候就會(huì)返回了，所以一定需要防止定時(shí)任務(wù)疊加，比如任務(wù)是10秒執(zhí)行一次的，每次定時(shí)任務(wù)本身的線程只執(zhí)行了1秒，下次定時(shí)任務(wù)的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)已經(jīng)處理完成，但是實(shí)際上真正同步數(shù)據(jù)的8個(gè)線程都沒有執(zhí)行完成，就會(huì)出現(xiàn)一條數(shù)據(jù)重復(fù)同步，或者把數(shù)據(jù)累加到上次任務(wù)的集合中去（看具體的處理方式導(dǎo)致不同的結(jié)果），最后就跟滾雪球一樣，整個(gè)服務(wù)就算不崩潰，也會(huì)出現(xiàn)各種問題，或者就是浪費(fèi)大量資源去做重復(fù)同步，所以為了防止任務(wù)疊加，需要使用閉鎖來防止定時(shí)任務(wù)本身返回的情況，同時(shí)使用閉鎖也要注意處理異常的情況，防止發(fā)生異常后，閉鎖沒有執(zhí)行操作，導(dǎo)致定時(shí)任務(wù)一直不能返回

閉鎖

使用閉鎖防止定時(shí)任務(wù)返回，8個(gè)線程的情況下創(chuàng)建閉鎖

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(8);

每個(gè)線程執(zhí)行完數(shù)據(jù)后需要countDown方法來通知，或者叫關(guān)閉一個(gè)柵欄吧，創(chuàng)建閉鎖的傳入的8我們可以看成創(chuàng)建了8個(gè)柵欄

latch.countDown();

同時(shí)在定時(shí)任務(wù)的線程中，需要等待所有柵欄關(guān)閉才能繼續(xù)執(zhí)行，所以需要調(diào)用方法

latch.await();

這樣只有所有線程執(zhí)行完成后，定時(shí)任務(wù)的線程才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，防止任務(wù)疊加

使用多線程了，一定要注意多線程的一些線程安全以及其他的一些問題，如果對閉鎖和多線程本身不夠了解的話，可以自行去查閱一些相關(guān)資料

第四階段

數(shù)據(jù)量非常大，接受數(shù)據(jù)的服務(wù)也非常多

一臺服務(wù)器的硬件資源始終有限，尤其是網(wǎng)絡(luò)資源，由于接受數(shù)據(jù)的服務(wù)不一定是內(nèi)網(wǎng)服務(wù)，加上各種問題導(dǎo)致鏈接失敗，所以數(shù)據(jù)量大的情況下，就算使用了多線程，還是會(huì)造成數(shù)據(jù)延遲很久才同步成功（主要延遲原因是網(wǎng)絡(luò)問題），這時(shí)候就需要使用多臺服務(wù)器了，而使用多臺服務(wù)器定時(shí)執(zhí)行就存在一個(gè)問題，數(shù)據(jù)分片，簡單來說怎么保證一條數(shù)據(jù)只能被一臺服務(wù)器處理，數(shù)據(jù)分片有2種方式，第一種：不同服務(wù)器處理不同的表的數(shù)據(jù)。第二種：數(shù)據(jù)本身主鍵或者某種標(biāo)志分配處理

2種處理方式有各自的優(yōu)缺點(diǎn)

第一種：

優(yōu)點(diǎn)：簡單，只需要簡單拆分或者配置即可

缺點(diǎn)：無法擴(kuò)展更多，最多只能可能擴(kuò)展到數(shù)據(jù)表數(shù)量臺服務(wù)器，并且對于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)無法更優(yōu)處理，比如訂單這些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，始終都在一臺服務(wù)器

第二種：

優(yōu)點(diǎn)：理論上可無限擴(kuò)展，可以針對熱點(diǎn)數(shù)據(jù)專門擴(kuò)展

缺點(diǎn)：配置麻煩，每次新增服務(wù)器需要重新配置

實(shí)現(xiàn)分片定時(shí)任務(wù)

由于第一種配置簡單，而且擴(kuò)展性不強(qiáng)，所以本文主要講述第二種方式的實(shí)現(xiàn)；

如果所有數(shù)據(jù)有生成都有自增型主鍵id，那么最簡單也最公平的就是給每臺服務(wù)器配置一個(gè)從0開始連續(xù)的服務(wù)器id，每臺服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)的時(shí)候加一個(gè)條件id%服務(wù)器臺數(shù)=當(dāng)前服務(wù)器id，注意這樣會(huì)導(dǎo)致id列的索引可能無法命中（根據(jù)數(shù)據(jù)庫不同，是否命中情況不一致），這樣配置的好處就是絕對公平，每臺服務(wù)器分配到的數(shù)據(jù)量是平等的，壞處就是一臺服務(wù)器可能會(huì)給所有接受數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)起請求，無法更好的利用鏈接復(fù)用，另外也無法針對服務(wù)器配置來增加或者降低權(quán)重（當(dāng)然可以一個(gè)服務(wù)器配置2個(gè)id的方式來實(shí)現(xiàn)，但是這樣也不友好）

如果為了更好的利用鏈接復(fù)用，可以使用先計(jì)算出接受數(shù)據(jù)服務(wù)標(biāo)志的hashcode值，然后跟進(jìn)hashcode值%服務(wù)器臺數(shù)=當(dāng)前服務(wù)器id的形式，這樣就可以將接受數(shù)據(jù)服務(wù)分組式的配置到某個(gè)服務(wù)器上去處理，當(dāng)然如果接受數(shù)據(jù)服務(wù)本身存在很大的數(shù)據(jù)量差異，就不推薦這種方式了，畢竟這樣容易把大量數(shù)據(jù)堆積到某臺服務(wù)器上去處理

當(dāng)然還有其他多種分片的配置方式，比如采用表配置的方式來配置哪臺服務(wù)器處理哪些數(shù)據(jù)，也可以使用上面種方式的結(jié)合體，可以根據(jù)具體情況分析到底怎么樣才能更適合的進(jìn)行數(shù)據(jù)分片處理，當(dāng)然常規(guī)情況下，采用id%服務(wù)器的臺數(shù)是能滿足大部分需求的

其他優(yōu)化

當(dāng)系統(tǒng)針對性能優(yōu)化到一定程度的時(shí)候，就可以考慮從業(yè)務(wù)或者其他方面進(jìn)行優(yōu)化了，比如一旦有系統(tǒng)進(jìn)入二級黑名單了，就發(fā)出警告通知，或者沒有進(jìn)入二級黑名單，但是卻經(jīng)常進(jìn)入一級黑名單，也提出一個(gè)報(bào)警，這樣可以讓人去排查原因，確認(rèn)是程序問題還是網(wǎng)絡(luò)本身的問題。另外也可以設(shè)置一個(gè)閾值，某個(gè)接受數(shù)據(jù)的服務(wù)一直響應(yīng)很慢，或者經(jīng)常響應(yīng)時(shí)間超過某個(gè)閾值的時(shí)候，可以考慮進(jìn)行降權(quán)處理，或者排查程序已經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的原因

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