定时任务在很多应用场景中都有着广泛的使用，尤其是在需要周期性执行任务时。Java 和 Spring 提供了强大的定时任务支持，今天我们将深入探讨两种常见的定时任务机制：ScheduledExecutorService 和 Spring 的 @Scheduled 注解，重点介绍如何使用 Cron 表达式来设置任务执行时间。
一、Java ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService 是 Java 5 引入的一个接口，它提供了灵活且高效的方式来执行定时任务，主要用于周期性和延时的任务调度。相比于传统的 Timer 和 TimerTask，ScheduledExecutorService 在线程安全性、性能和异常处理方面表现得更加优秀。
1.1 ScheduledExecutorService 简单使用
ScheduledExecutorService 接口有多个实现类，其中最常用的是 Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)，它创建一个支持定时任务的线程池。我们可以使用 schedule 或 scheduleAtFixedRate 等方法来调度任务。
示例代码：
import java.util.concurrent.*;
public class ScheduledExecutorServiceExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个线程池，最多两个核心线程
ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
// 定义任务
Runnable task = () -> System.out.println("任务执行时间：" + System.currentTimeMillis());
// 延迟 1 秒执行任务，然后每 3 秒执行一次
executorService.scheduleAtFixedRate(task, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
}
}
1.2 解释 ScheduledExecutorService 的工作机制
scheduleAtFixedRate：任务首先延迟 1 秒执行，然后每隔 3 秒执行一次。scheduleWithFixedDelay：任务延迟 1 秒执行，然后在上一次任务执行完成后的 3 秒再执行下一个任务（更常用于需要间隔执行的场景）。
ScheduledExecutorService 通过线程池来调度任务，因此你可以更好地控制并发任务和异常处理。此外，它还支持精确的定时任务调度和任务重复执行，适用于大多数生产环境。
二、Spring @Scheduled 注解
Spring 框架也提供了定时任务支持，通过 @Scheduled 注解，开发者可以轻松实现定时任务的管理。与 ScheduledExecutorService 不同，Spring @Scheduled 注解的配置更加简洁，适合大多数场景，特别是简单的周期性任务。
2.1 @Scheduled 注解的基本使用
使用 @Scheduled 注解，你只需要在方法上加上这个注解即可。Spring 会根据你提供的参数，自动定时执行该方法。
示例代码：
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class MyScheduledTask {
// 每 5 秒执行一次
@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void taskWithFixedRate() {
System.out.println("固定频率任务执行：" + System.currentTimeMillis());
}
// 延迟 1 秒执行，之后每次任务完成后再延迟 2 秒执行
@Scheduled(fixedDelay = 2000, initialDelay = 1000)
public void taskWithFixedDelay() {
System.out.println("固定延迟任务执行：" + System.currentTimeMillis());
}
// 每天午夜 12 点执行
@Scheduled(cron = "0 0 0 * * ?")
public void taskWithCron() {
System.out.println("Cron 表达式定时任务：" + System.currentTimeMillis());
}
}
2.2 @Scheduled 注解的三种常见使用方式
fixedRate：任务以固定的时间间隔执行，无论上一个任务是否完成。例如，上面例子中的taskWithFixedRate()每 5 秒执行一次，不考虑任务执行时间。fixedDelay：每次任务完成后，等待指定的时间再执行下一个任务。taskWithFixedDelay()每次任务执行完成后，延迟 2 秒再执行。cron：通过 Cron 表达式设置复杂的调度时间。Cron 表达式非常灵活，可以指定任务在特定的时间点执行。
三、重点讲解 Cron 表达式
3.1 什么是 Cron 表达式？
Cron 表达式是一种强大的定时任务调度方式，广泛用于 Unix 系统以及许多编程框架（如 Spring）中。Cron 表达式包含 6 或 7 个字段，允许你精确控制任务执行的时刻。
Cron 表达式的基本结构如下：
秒 (0 - 59)
分钟 (0 - 59)
小时 (0 - 23)
日期 (1 - 31)
月份 (1 - 12)
星期 (0 - 6) (星期日为 0)
年份 (可选字段)
每个字段可以包含一个数字、一个范围、一个逗号分隔的列表、一个步长表达式，或者特殊字符。常见的 Cron 表达式元素包括：
*：表示任何值，等价于“每个”。,：分隔符，用于指定多个值。-：范围符号，表示一系列的值。/：步长符号，表示步长（例如，*/5表示每 5 分钟）。?：表示“不指定”，通常用于日期和星期的冲突时。L：表示“最后”。W：表示最近的工作日。
3.2 常见 Cron 表达式示例
1. 每天午夜执行：
0 0 0 * * ?
- 秒：
0（零秒） - 分钟：
0（零分钟） - 小时：
0（零点） - 日期：
*（每天） - 月份：
*（每月） - 星期：
?（无特定要求）
2. 每隔 5 分钟执行一次：
0 */5 * * * ?
- 秒：
0 - 分钟：
*/5（每 5 分钟） - 小时：
*（每小时） - 日期：
*（每天） - 月份：
*（每月） - 星期：
?（无特定要求）
3. 每月的 1 号凌晨 3 点执行：
0 0 3 1 * ?
- 秒：
0 - 分钟：
0 - 小时：
3（凌晨 3 点） - 日期：
1（每月的第 1 天） - 月份：
*（每月） - 星期：
?（无特定要求）
4. 每个星期一的中午 12 点执行：
0 0 12 ? * MON
- 秒：
0 - 分钟：
0 - 小时：
12（中午 12 点） - 日期：
?（不指定日期） - 月份：
*（每月） - 星期：
MON（星期一）
3.3 使用 cron 在 Spring 中配置定时任务
在 Spring 中，我们可以使用 @Scheduled(cron = "cron表达式") 来定制更复杂的定时任务调度。例如：
@Scheduled(cron = "0 0 0 * * ?") // 每天午夜执行
public void midnightTask() {
System.out.println("午夜定时任务：" + System.currentTimeMillis());
}
通过理解和掌握 Cron 表达式，我们可以灵活地设置任务执行的时间和频率。
四、总结
在 Java 和 Spring 中，ScheduledExecutorService 和 @Scheduled 注解都是非常常见且强大的定时任务调度工具。ScheduledExecutorService 提供了更精细的线程控制和任务调度功能，适合复杂场景。Spring 的 @Scheduled 注解则提供了简洁易用的接口，适用于大多数简单的定时任务需求。
而 Cron 表达式则是定时任务调度中不可或缺的工具，它通过灵活的语法让开发者可以精确控制任务的执行时间。在 Spring 中，使用 Cron 表达式配置定时任务，不仅能够简化代码，还能提供更强的时间控制能力。掌握 Cron 表达式，将极大地提升你对定时任务调度的理解和应用。
