实战：10 种实现延迟任务的方法，附代码！

不用谢我，送人玫瑰，手有余香。

相信接下来的内容一定不会让你失望，因为它将是目前市面上最好的关于“延迟任务”的文章

，这也一直是我写作追求的目标，让我的每一篇文章都比市面上的好那么一点点。

好了，话不多说，直接进入今天的主题，本文的主要内容如下图所示：

什么是延迟任务？

顾明思议，我们

把需要延迟执行的任务叫做延迟任务

。

延迟任务的

使用场景

有以下这些：

• 红包 24 小时未被查收，需要延迟执退还业务；

• 每个月账单日，需要给用户发送当月的对账单；

• 订单下单之后 30 分钟后，用户如果没有付钱，系统需要自动取消订单。

等事件都需要使用延迟任务。

延迟任务实现思路分析

延迟任务

实现的关键是在某个时间节点执行某个任务

。基于这个信息我们可以想到

实现延迟任务的手段

有以下两个：

• 自己手写一个“死循环”一直判断当前时间节点有没有要执行的任务；

• 借助 JDK 或者第三方提供的工具类来实现延迟任务。

而通过 JDK 实现延迟任务我们能想到的关键词是：DelayQueue、ScheduledExecutorService，而第三方提供的延迟任务执行方法就有很多了，例如：Redis、Netty、MQ 等手段。

延迟任务实现

下面我们将结合代码来讲解每种延迟任务的具体实现。

1.无限循环实现延迟任务

此方式我们需要开启一个无限循环一直扫描任务，然后使用一个 Map 集合用来存储任务和延迟执行的时间，实现代码如下：

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

/**
 * 延迟任务执行方法汇总
 */
public class DelayTaskExample {
 // 存放定时任务
 private static Map<String, Long> _TaskMap = new HashMap<>();

 public static void main(String[] args) {
 System.out.println(&quot;程序启动时间：&quot; + LocalDateTime.now());
 // 添加定时任务
 _TaskMap.put(&quot;task-1&quot;, Instant.now().plusSeconds(3).toEpochMilli()); // 延迟 3s

 // 调用无限循环实现延迟任务
 loopTask();
 }

 /**
 * 无限循环实现延迟任务
 */
 public static void loopTask() {
 Long itemLong = 0L;
 while (true) {
 Iterator it = _TaskMap.entrySet().iterator();
 while (it.hasNext()) {
 Map.Entry entry = (Map.Entry) it.next();
 itemLong = (Long) entry.getValue();
 // 有任务需要执行
 if (Instant.now().toEpochMilli() >= itemLong) {
 // 延迟任务，业务逻辑执行
 System.out.println(&quot;执行任务：&quot; + entry.getKey() +
 &quot; ，执行时间：&quot; + LocalDateTime.now());
 // 删除任务
 _TaskMap.remove(entry.getKey());
 }
 }
 }
 }
}


以上程序执行的结果为：

程序启动时间：2020-04-12T18:51:28.188

执行任务：task-1 ，执行时间：2020-04-12T18:51:31.189

可以看出任务延迟了 3s 钟执行了，符合我们的预期。

2.Java API 实现延迟任务

Java API 提供了

两种实现延迟任务的方法：DelayQueue 和 ScheduledExecutorService。

① ScheduledExecutorService 实现延迟任务

我们可以使用 ScheduledExecutorService 来以固定的频率一直执行任务，实现代码如下：

public class DelayTaskExample {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("程序启动时间：" + LocalDateTime.now());
 scheduledExecutorServiceTask();
 }

 /**
 * ScheduledExecutorService 实现固定频率一直循环执行任务
 */
 public static void scheduledExecutorServiceTask() {
 ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(1);
 executor.scheduleWithFixedDelay(
 new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 // 执行任务的业务代码
 System.out.println("执行任务" +
 " ，执行时间：" + LocalDateTime.now());
 }
 },
 2, // 初次执行间隔
 2, // 2s 执行一次
 TimeUnit.SECONDS);
 }
}


以上程序执行的结果为：

程序启动时间：2020-04-12T21:28:10.416

执行任务 ，执行时间：2020-04-12T21:28:12.421

执行任务 ，执行时间：2020-04-12T21:28:14.422

......

可以看出使用 ScheduledExecutorService#scheduleWithFixedDelay(...) 方法之后，会以某个频率一直循环执行延迟任务。

② DelayQueue 实现延迟任务

DelayQueue 是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列，队列中的元素必须实现 Delayed 接口，并重写 getDelay(TimeUnit) 和 compareTo(Delayed) 方法，

DelayQueue 实现延迟队列的完整代码

如下：

public class DelayTest {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 DelayQueue delayQueue = new DelayQueue();
 // 添加延迟任务
 delayQueue.put(new DelayElement(1000));
 delayQueue.put(new DelayElement(3000));
 delayQueue.put(new DelayElement(5000));
 System.out.println("开始时间：" + DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
 while (!delayQueue.isEmpty()){
 // 执行延迟任务
 System.out.println(delayQueue.take());
 }
 System.out.println("结束时间：" + DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
 }

 static class DelayElement implements Delayed {
 // 延迟截止时间（单面：毫秒）
 long delayTime = System.currentTimeMillis();
 public DelayElement(long delayTime) {
 this.delayTime = (this.delayTime + delayTime);
 }
 @Override
 // 获取剩余时间
 public long getDelay(TimeUnit unit) {
 return unit.convert(delayTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
 }
 @Override
 // 队列里元素的排序依据
 public int compareTo(Delayed o) {
 if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) > o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
 return 1;
 } else if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) < o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
 return -1;
 } else {
 return 0;
 }
 }
 @Override
 public String toString() {
 return DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date(delayTime));
 }
 }
}


以上程序执行的结果为：

开始时间：2020-4-12 20:40:38

2020-4-12 20:40:39

2020-4-12 20:40:41

2020-4-12 20:40:43

结束时间：2020-4-12 20:40:43

3.Redis 实现延迟任务

使用 Redis 

实现延迟任务的方法大体可分为两类：通过 zset 数据判断的方式，和通过键空间通知的方式

。

① 通过数据判断的方式

我们借助 zset 数据类型，把延迟任务存储在此数据集合中，然后在开启一个无线循环查询当前时间的所有任务进行消费，实现代码如下（需要借助 Jedis 框架）：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import utils.JedisUtils;
import java.time.Instant;
import java.util.Set;

public class DelayQueueExample {
 // zset key
 private static final String _KEY = "myDelayQueue";
 
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 Jedis jedis = JedisUtils.getJedis();
 // 延迟 30s 执行（30s 后的时间）
 long delayTime = Instant.now().plusSeconds(30).getEpochSecond();
 jedis.zadd(_KEY, delayTime, "order_1");
 // 继续添加测试数据
 jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(2).getEpochSecond(), "order_2");
 jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(2).getEpochSecond(), "order_3");
 jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(7).getEpochSecond(), "order_4");
 jedis.zadd(_KEY, Instant.now().plusSeconds(10).getEpochSecond(), "order_5");
 // 开启延迟队列
 doDelayQueue(jedis);
 }

 /**
 * 延迟队列消费
 * @param jedis Redis 客户端
 */
 public static void doDelayQueue(Jedis jedis) throws InterruptedException {
 while (true) {
 // 当前时间
 Instant nowInstant = Instant.now();
 long lastSecond = nowInstant.plusSeconds(-1).getEpochSecond(); // 上一秒时间
 long nowSecond = nowInstant.getEpochSecond();
 // 查询当前时间的所有任务
 Set<String> data = jedis.zrangeByScore(_KEY, lastSecond, nowSecond);
 for (String item : data) {
 // 消费任务
 System.out.println(&quot;消费：&quot; + item);
 }
 // 删除已经执行的任务
 jedis.zremrangeByScore(_KEY, lastSecond, nowSecond);
 Thread.sleep(1000); // 每秒轮询一次
 }
 }
}


② 通过键空间通知

默认情况下 Redis 服务器端是不开启键空间通知的，需要我们通过 

config set notify-keyspace-events Ex

 的命令手动开启，开启键空间通知后，我们就可以拿到每个键值过期的事件，我们利用这个机制实现了给每个人开启一个定时任务的功能，实现代码如下：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;
import utils.JedisUtils;

public class TaskExample {
 public static final String _TOPIC = "[email protected]__:expired"; // 订阅频道名称
 public static void main(String[] args) {
 Jedis jedis = JedisUtils.getJedis();
 // 执行定时任务
 doTask(jedis);
 }

 /**
 * 订阅过期消息，执行定时任务
 * @param jedis Redis 客户端
 */
 public static void doTask(Jedis jedis) {
 // 订阅过期消息
 jedis.psubscribe(new JedisPubSub() {
 @Override
 public void onPMessage(String pattern, String channel, String message) {
 // 接收到消息，执行定时任务
 System.out.println("收到消息：" + message);
 }
 }, _TOPIC);
 }
}


4.Netty 实现延迟任务

Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架，它是一个基于 NIO 的客户、服务器端的编程框架，使用 Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty 相当于简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如：基于 TCP 和 UDP 的 socket 服务开发。

可以使用 Netty 提供的工具类 HashedWheelTimer 来实现延迟任务，实现代码如下。

首先在项目中添加 Netty 引用，配置如下：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.netty/netty-common -->
<dependency>
 <groupId>io.netty</groupId>
 <artifactId>netty-common</artifactId>
 <version>4.1.48.Final</version>
</dependency>



Netty 实现的完整代码如下：

public class DelayTaskExample {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("程序启动时间：" + LocalDateTime.now());
 NettyTask();
 }

 /**
 * 基于 Netty 的延迟任务
 */
 private static void NettyTask() {
 // 创建延迟任务实例
 HashedWheelTimer timer = new HashedWheelTimer(3, // 时间间隔
 TimeUnit.SECONDS,
 100); // 时间轮中的槽数
 // 创建一个任务
 TimerTask task = new TimerTask() {
 @Override
 public void run(Timeout timeout) throws Exception {
 System.out.println("执行任务" +
 " ，执行时间：" + LocalDateTime.now());
 }
 };
 // 将任务添加到延迟队列中
 timer.newTimeout(task, 0, TimeUnit.SECONDS);

 }
}


以上程序执行的结果为：

程序启动时间：2020-04-13T10:16:23.033

执行任务 ，执行时间：2020-04-13T10:16:26.118

HashedWheelTimer 是使用定时轮实现的，定时轮其实就是一种环型的数据结构

，可以把它想象成一个时钟，分成了许多格子，每个格子代表一定的时间，在这个格子上用一个链表来保存要执行的超时任务，同时有一个指针一格一格的走，走到那个格子时就执行格子对应的延迟任务，如下图所示：

(图片来源于网络)

以上的图片可以理解为，时间轮大小为 8，某个时间转一格（例如 1s），每格指向一个链表，保存着待执行的任务。

5.MQ 实现延迟任务

如果专门开启一个 MQ 中间件来执行延迟任务，就有点杀鸡用宰牛刀般的奢侈了，不过已经有了 MQ 环境的话，用它来实现延迟任务的话，还是可取的。

几乎所有的 MQ 中间件都可以实现延迟任务，在这里更准确的叫法应该叫延队列。本文就使用 RabbitMQ 为例，来看它是如何实现延迟任务的。

RabbitMQ 实现延迟队列的方式有两种：

• 通过消息过期后进入死信交换器，再由交换器转发到延迟消费队列，实现延迟功能；

• 使用 rabbitmq-delayed-message-exchange 插件实现延迟功能。

注意：延迟插件 rabbitmq-delayed-message-exchange 是在 RabbitMQ 3.5.7 及以上的版本才支持的，依赖 Erlang/OPT 18.0 及以上运行环境。

由于使用死信交换器比较麻烦，所以推荐使用第二种实现方式 rabbitmq-delayed-message-exchange 插件的方式实现延迟队列的功能。

首先，我们需要下载并安装 rabbitmq-delayed-message-exchange 插件，下载地址：http://www.rabbitmq.com/community-plugins.html

选择相应的对应的版本进行下载，然后拷贝到 RabbitMQ 服务器目录，使用命令 

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

 开启插件，在使用命令 

rabbitmq-plugins list

 查询安装的所有插件，安装成功如下图所示：

最后重启 RabbitMQ 服务，使插件生效。

首先，我们先要配置消息队列，实现代码如下：

import com.example.rabbitmq.mq.DirectConfig;
import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Configuration
public class DelayedConfig {
 final static String QUEUE_NAME = "delayed.goods.order";
 final static String EXCHANGE_NAME = "delayedec";
 @Bean
 public Queue queue() {
 return new Queue(DelayedConfig.QUEUE_NAME);
 }

 // 配置默认的交换机
 @Bean
 CustomExchange customExchange() {
 Map<String, Object> args = new HashMap<>();
 args.put(&quot;x-delayed-type&quot;, &quot;direct&quot;);
 //参数二为类型：必须是x-delayed-message
 return new CustomExchange(DelayedConfig.EXCHANGE_NAME, &quot;x-delayed-message&quot;, true, false, args);
 }
 // 绑定队列到交换器
 @Bean
 Binding binding(Queue queue, CustomExchange exchange) {
 return BindingBuilder.bind(queue).to(exchange).with(DelayedConfig.QUEUE_NAME).noargs();
 }
}


然后添加增加消息的代码，具体实现如下：

import org.springframework.amqp.AmqpException;
import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.core.MessagePostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

@Component
public class DelayedSender {
 @Autowired
 private AmqpTemplate rabbitTemplate;

 public void send(String msg) {
 SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
 System.out.println("发送时间：" + sf.format(new Date()));

 rabbitTemplate.convertAndSend(DelayedConfig.EXCHANGE_NAME, DelayedConfig.QUEUE_NAME, msg, new MessagePostProcessor() {
 @Override
 public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
 message.getMessageProperties().setHeader("x-delay", 3000);
 return message;
 }
 });
 }
}


再添加消费消息的代码：

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitHandler;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

@Component
@RabbitListener(queues = "delayed.goods.order")
public class DelayedReceiver {
 @RabbitHandler
 public void process(String msg) {
 SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
 System.out.println("接收时间:" + sdf.format(new Date()));
 System.out.println("消息内容：" + msg);
 }
}


最后，我们使用代码测试一下：

import com.example.rabbitmq.RabbitmqApplication;
import com.example.rabbitmq.mq.delayed.DelayedSender;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class DelayedTest {

 @Autowired
 private DelayedSender sender;

 @Test
 public void Test() throws InterruptedException {
 SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
 sender.send("Hi Admin.");
 Thread.sleep(5 * 1000); //等待接收程序执行之后，再退出测试
 }
}


以上程序的执行结果如下：

发送时间：2020-04-13 20:47:51

接收时间:2020-04-13 20:47:54

消息内容：Hi Admin.

从结果可以看出，以上程序执行符合延迟任务的实现预期。

6.使用 Spring 定时任务

如果你使用的是 Spring 或 SpringBoot 的项目的话，可以使用借助 Scheduled 来实现，本文将使用 SpringBoot 项目来演示 Scheduled 的实现，实现我们需要声明开启 Scheduled，实现代码如下：

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class Application {
 public static void main(String[] args) {
 SpringApplication.run(Application.class, args);
 }
}


然后添加延迟任务，实现代码如下：

@Component
public class ScheduleJobs {
 @Scheduled(fixedDelay = 2 * 1000)
 public void fixedDelayJob() throws InterruptedException {
 System.out.println("任务执行，时间：" + LocalDateTime.now());
 }
}


此时当我们启动项目之后就可以看到任务以延迟了 2s 的形式一直循环执行，结果如下：

任务执行，时间：2020-04-13T14:07:53.349

任务执行，时间：2020-04-13T14:07:55.350

任务执行，时间：2020-04-13T14:07:57.351

...

我们也可以使用 Corn 表达式来定义任务执行的频率，例如使用 

@Scheduled(cron = "0/4 * * * * ?")

 。

7.Quartz 实现延迟任务

Quartz 是一款功能强大的任务调度器，可以实现较为复杂的调度功能，它还支持分布式的任务调度。

我们使用 Quartz 来实现一个延迟任务，首先定义一个执行任务代码如下：

import org.quartz.JobExecutionContext;
import org.quartz.JobExecutionException;
import org.springframework.scheduling.quartz.QuartzJobBean;

import java.time.LocalDateTime;

public class SampleJob extends QuartzJobBean {
 @Override
 protected void executeInternal(JobExecutionContext jobExecutionContext)
 throws JobExecutionException {
 System.out.println("任务执行，时间：" + LocalDateTime.now());
 }
}


在定义一个 JobDetail 和 Trigger 实现代码如下：

import org.quartz.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class SampleScheduler {
 @Bean
 public JobDetail sampleJobDetail() {
 return JobBuilder.newJob(SampleJob.class).withIdentity("sampleJob")
 .storeDurably().build();
 }

 @Bean
 public Trigger sampleJobTrigger() {
 // 3s 后执行
 SimpleScheduleBuilder scheduleBuilder =
 SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule().withIntervalInSeconds(3).withRepeatCount(1);
 return TriggerBuilder.newTrigger().forJob(sampleJobDetail()).withIdentity("sampleTrigger")
 .withSchedule(scheduleBuilder).build();
 }
}


最后在 SpringBoot 项目启动之后开启延迟任务，实现代码如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean;

/**
 * SpringBoot 项目启动后执行
 */
public class MyStartupRunner implements CommandLineRunner {

 @Autowired
 private SchedulerFactoryBean schedulerFactoryBean;

 @Autowired
 private SampleScheduler sampleScheduler;

 @Override
 public void run(String... args) throws Exception {
 // 启动定时任务
 schedulerFactoryBean.getScheduler().scheduleJob(
 sampleScheduler.sampleJobTrigger());
 }
}


以上程序的执行结果如下：

2020-04-13 19:02:12.331 INFO 17768 --- [ restartedMain] com.example.demo.DemoApplication : Started DemoApplication in 1.815 seconds (JVM running for 3.088)

任务执行，时间：2020-04-13T19:02:15.019

从结果可以看出在项目启动 3s 之后执行了延迟任务。

总结

本文讲了延迟任务的使用场景，以及延迟任务的 10 种实现方式：

• 手动无线循环；

• ScheduledExecutorService；

• DelayQueue；

• Redis zset 数据判断的方式；

• Redis 键空间通知的方式；

• Netty 提供的 HashedWheelTimer 工具类；

• RabbitMQ 死信队列；

• RabbitMQ 延迟消息插件 rabbitmq-delayed-message-exchange；

• Spring Scheduled；

• Quartz。