Java日期时间API系列29

Wesley13
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  Java开发过程中经常会用到定时任务job的场景,比如定时处理数据报表等问题,开源作业调度框架也非常多,常用的开源作业调度框架有:Spring Task、Quartz和xxl-job等。各个框架的具体使用不再这里讨论,这里主要讨论一下其中cron表达式的计算应用,xk-time中的应用。

1.Spring Task中cron表达式的计算应用

1.1 源码

Spring Task包含在spring-context的jar包中,org.springframework.scheduling.support.CronSequenceGenerator类。

(1)基本属性,秒 分 小时 月份中的日期 月份 星期中的星期 总共6位

public class CronSequenceGenerator { private final String expression;//cron表达式 private final TimeZone timeZone;//时区 private final BitSet months = new BitSet(12);//月 private final BitSet daysOfMonth = new BitSet(31);//日 private final BitSet daysOfWeek = new BitSet(7);//星期 private final BitSet hours = new BitSet(24);//小时 private final BitSet minutes = new BitSet(60);//分钟 private final BitSet seconds = new BitSet(60);//秒

(2)表达式中支持的特殊字符:, - * ? / 分别是枚举,范围,任意值,任意值,间隔,不同字段使用有所区别,后面详细说明。

 详细见 org.springframework.scheduling.support.CronSequenceGenerator.parse(String)

2.Quartz和xxl-job中cron表达式的计算应用

Quartz中的是org.quartz.CronExpression 在所有的cron表达式中使用比较广泛,xxl-job中借用了Quartz中的CronExpression com.xxl.job.admin.core.cron.CronExpression。

2.1 源码

(1)基本属性,秒 分钟 小时 天 月份 星期 年 总共7位,比SpringTask多一位年

private final String cronExpression;//cron表达式 private TimeZone timeZone = null;//时区 protected transient TreeSet seconds;//秒 protected transient TreeSet minutes;//分钟 protected transient TreeSet hours;//小时 protected transient TreeSet daysOfMonth;//天 protected transient TreeSet months;//月 protected transient TreeSet daysOfWeek;//星期 protected transient TreeSet years;//年

(2)表达式中支持的特殊字符:, - * ? /  L W #分别是枚举,范围,任意值,任意值,间隔,最后,有效工作日(周一到周五),每个月第几个星期几,不同字段使用有所区别,后面详细说明。比SpringTask多了3个 L W #。

 详细见 org.quartz.CronExpression.buildExpression(String)

3.Cron表达式规则详解

从1和2中源码看出,Spring Task中cron规则为Quartz的子集。Quartz的使用更为广泛。下面以Quartz为例介绍:

Cron表达式是一个字符串,字符串以5或6个空格隔开,分为6或7个域,每一个域代表一个含义,Cron有如下语法格式:

seconds minutes hours daysOfMonth months daysOfWeek years(可选)  其中years为可选。

3.1、结构

  corn从左到右(用空格隔开):秒 分 小时 日期 月份 星期 年份

3.2、各字段的含义

字段

允许值

允许的特殊字符

秒(Seconds)

0~59的整数

, - * /    四个字符

分(_Minutes_)

0~59的整数

, - * /    四个字符

小时(_Hours_)

0~23的整数

, - * /    四个字符

日期(_DayofMonth_)

1~31的整数(但是你需要考虑你月的天数)

,- * ? / L W C     八个字符

月份(_Months_)

1~12的整数或者 JAN-DEC

, - * /    四个字符

星期(_DayofWeek_)

1~7的整数或者 SUN-SAT (1=SUN)

, - * ? / L C #     八个字符

年(可选,留空)(_Years_)

1970~2099

, - * /    四个字符

  注意事项:

  每一个域都使用数字,但还可以出现如下特殊字符,它们的含义是:

  (1)*:表示匹配该域的任意值。假如在Minutes域使用*, 即表示每分钟都会触发事件。

  (2)?:只能用在DayofMonth和DayofWeek两个域。它也匹配域的任意值,但实际不会。因为DayofMonth和DayofWeek会相互影响。例如想在每月的20日触发调度,不管20日到底是星期几,则只能使用如下写法: 13 13 15 20 * ?, 其中最后一位只能用?,而不能使用*,如果使用*表示不管星期几都会触发,实际上并不是这样。

  (3)-:表示范围。例如在Minutes域使用5-20,表示从5分到20分钟每分钟触发一次 

  (4)/:表示起始时间开始触发,然后每隔固定时间触发一次。例如在Minutes域使用5/20,则意味着5分钟触发一次,而25,45等分别触发一次. 

  (5),:表示列出枚举值。例如:在Minutes域使用5,20,则意味着在5和20分每分钟触发一次。 

  (6)L:表示最后,只能出现在DayofWeek和DayofMonth域。如果在DayofWeek域使用5L,意味着在最后的一个星期四触发。 

  (7)W:表示有效工作日(周一到周五),只能出现在DayofMonth域,系统将在离指定日期的最近的有效工作日触发事件。例如:在 DayofMonth使用5W,如果5日是星期六,则将在最近的工作日:星期五,即4日触发。如果5日是星期天,则在6日(周一)触发;如果5日在星期一到星期五中的一天,则就在5日触发。另外一点,W的最近寻找不会跨过月份 。

  (8)LW:这两个字符可以连用,表示在某个月最后一个工作日,即最后一个星期五。 

  (9)#:用于确定每个月第几个星期几,只能出现在DayofMonth域。例如在4#2,表示某月的第二个星期三。

3.3、常用表达式例子

  (1)0 0 2 1 * ? *   表示在每月的1日的凌晨2点调整任务

  (2)0 15 10 ? * MON-FRI   表示周一到周五每天上午10:15执行作业

  (3)0 15 10 ? ** *** 6L 2002-2006   表示2002-2006年的每个月的最后一个星期五上午10:15执行作

  (4)0 0 10,14,16 * * ?   每天上午10点,下午2点,4点 

  (5)0 0/30 9-17 * * ?   朝九晚五工作时间内每半小时 

  (6)0 0 12 ? * WED    表示每个星期三中午12点 

  (7)0 0 12 * * ?   每天中午12点触发 

  (8)0 15 10 ? * *   每天上午10:15触发 

  (9)0 15 10 * * ?     每天上午10:15触发 

  (10)0 15 10 * * ? *    每天上午10:15触发 

  (11)0 15 10 * * ? 2005    2005年的每天上午10:15触发 

  (12)0 * 14 * * ?     在每天下午2点到下午2:59期间的每1分钟触发 

  (13)0 0/5 14 * * ?    在每天下午2点到下午2:55期间的每5分钟触发 

  (14)0 0/5 14,18 * * ?     在每天下午2点到2:55期间和下午6点到6:55期间的每5分钟触发 

  (15)0 0-5 14 * * ?    在每天下午2点到下午2:05期间的每1分钟触发 

  (16)0 10,44 14 ? 3 WED    每年三月的星期三的下午2:10和2:44触发 

  (17)0 15 10 ? * MON-FRI    周一至周五的上午10:15触发 

  (18)0 15 10 15 * ?    每月15日上午10:15触发 

  (19)0 15 10 L * ?    每月最后一日的上午10:15触发 

  (20)0 15 10 ? * 6L    每月的最后一个星期五上午10:15触发 

  (21)0 15 10 ? * 6L 2002-2005   2002年至2005年的每月的最后一个星期五上午10:15触发 

  (22)0 15 10 ? * 6#3   每月的第三个星期五上午10:15触发

注:

  (1)有些子表达式能包含一些范围或列表

  例如:子表达式(天(星期))可以为 “MON-FRI”,“MON,WED,FRI”,“MON-WED,SAT”

“*”字符代表所有可能的值

  因此,“*”在子表达式(月)里表示每个月的含义,“*”在子表达式(天(星期))表示星期的每一天

  “/”字符用来指定数值的增量 
  例如:在子表达式(分钟)里的“0/15”表示从第0分钟开始,每15分钟 
在子表达式(分钟)里的“3/20”表示从第3分钟开始,每20分钟(它和“3,23,43”)的含义一样

  “?”字符仅被用于天(月)和天(星期)两个子表达式,表示不指定值 
  当2个子表达式其中之一被指定了值以后,为了避免冲突,需要将另一个子表达式的值设为“?”

  “L” 字符仅被用于天(月)和天(星期)两个子表达式,它是单词“last”的缩写 
  但是它在两个子表达式里的含义是不同的。 
  在天(月)子表达式中,“L”表示一个月的最后一天 
  在天(星期)自表达式中,“L”表示一个星期的最后一天,也就是SAT

  如果在“L”前有具体的内容,它就具有其他的含义了

  例如:“6L”表示这个月的倒数第6天,“FRIL”表示这个月的最一个星期五 
  注意:在使用“L”参数时,不要指定列表或范围,因为这会导致问题

4.xk-time中的cron表达式工具 CronExpressionUtil

  本来想在xk-time中自己实现cron表达式解析和计算,但cron表达式是一个标准,有成熟的实现方案,并且后续维护也是问题,xxl-job其中使用了Quartz,Quartz会不断维护相关源码,这里也使用Quartz的CronExpression,并会定期根据Quartz更新代码。

包含
(1)验证和格式化Cron表达式方法,isValidExpression和formatExpression。
(2)生成下一个或多个执行时间方法,getNextTime和getNextTimeList。
(3)生成下一个或多个执行时间的日期格式化(yyyy-MM-dd HH:mm:ss)方法,getNextTimeStr和getNextTimeStrList。
(4)对比Cron表达式下一个执行时间是否与指定date相等方法,isSatisfiedBy。

注意: 底层使用 quartz的CronExpression处理。

4.1 源码

package com.xkzhangsan.time.cron; import java.text.ParseException; import java.util.ArrayList; import java.util.Date; import java.util.List; import com.xkzhangsan.time.formatter.DateTimeFormatterUtil; import com.xkzhangsan.time.utils.CollectionUtil; /** * Cron表达式工具 * 包含 * 1.验证和格式化Cron表达式方法,isValidExpression和formatExpression * 2.生成下一个或多个执行时间方法,getNextTime和getNextTimeList * 3.生成下一个或多个执行时间的日期格式化(yyyy-MM-dd HH:mm:ss)方法,getNextTimeStr和getNextTimeStrList * 4.对比Cron表达式下一个执行时间是否与指定date相等方法,isSatisfiedBy * * @ClassName: CronExpressionUtil * @Description: CronExpressionUtil * @author xkzhangsan * @date 2020年4月16日 * *使用 quartz CronExpression */ public class CronExpressionUtil { private CronExpressionUtil(){ } /** * 验证Cron表达式 * @param cronExpression * @return */ public static boolean isValidExpression(String cronExpression){ return CronExpression.isValidExpression(cronExpression); } /** * 格式化Cron表达式 * @param cronExpression * @return */ public static String formatExpression(String cronExpression){ try { return new CronExpression(cronExpression).toString(); } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } /** * 生成下一个执行时间 * @param cronExpression * @param date * @return */ public static Date getNextTime(String cronExpression, Date date){ try { if(date != null){ return new CronExpression(cronExpression).getNextValidTimeAfter(date); }else{ return new CronExpression(cronExpression).getNextValidTimeAfter(new Date()); } } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } /** * 生成下一个执行时间 * @param cronExpression * @return */ public static Date getNextTime(String cronExpression){ return getNextTime(cronExpression, null); } /** * 生成下一个执行时间的日期格式化 * @param cronExpression * @param date * @return 返回格式化时间 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static String getNextTimeStr(String cronExpression, Date date){ return DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(getNextTime(cronExpression, date)); } /** * 生成下一个执行时间的日期格式化 * @param cronExpression * @return 返回格式化时间 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static String getNextTimeStr(String cronExpression){ return getNextTimeStr(cronExpression, null); } /** * 生成多个执行时间 * @param cronExpression * @param date * @param num * @return */ public static List getNextTimeList(String cronExpression, Date date, int num){ List dateList = new ArrayList<>(); if(num < 1){ throw new RuntimeException("num must be greater than 0"); } Date startDate = date != null ? date : new Date(); for(int i=0; i<num; i++){ startDate = getNextTime(cronExpression, startDate); if(startDate != null){ dateList.add(startDate); } } return dateList; } /** * 生成多个执行时间 * @param cronExpression * @param num * @return */ public static List getNextTimeList(String cronExpression, int num){ return getNextTimeList(cronExpression, null, num); } /** * 生成多个执行时间的日期格式化 * @param cronExpression * @param date * @param num * @return 返回格式化时间 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static List getNextTimeStrList(String cronExpression, Date date, int num){ List dateStrList = new ArrayList<>(); List dateList = getNextTimeList(cronExpression, date, num); if(CollectionUtil.isNotEmpty(dateList)){ dateList.stream().forEach(d->{ String dateStr = DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(d); dateStrList.add(dateStr); }); } return dateStrList; } /** * 生成多个执行时间的日期格式化 * @param cronExpression * @param num * @return 返回格式化时间 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static List getNextTimeStrList(String cronExpression, int num){ return getNextTimeStrList(cronExpression, null, num); } /** * 对比Cron表达式下一个执行时间是否与指定date相等 * @param cronExpression * @param date * @return */ public static boolean isSatisfiedBy(String cronExpression, Date date){ try { return new CronExpression(cronExpression).isSatisfiedBy(date); } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } }

}

4.2 测试代码

package com.xkzhangsan.time.test; import java.util.Date; import org.junit.Test; import com.xkzhangsan.time.cron.CronExpressionUtil; public class CronExpressionTest { /** * Cron表达式工具测试 */ @Test public void cronExpressionTest(){ //验证cron System.out.println(CronExpressionUtil.isValidExpression("* * * * * ?")); //格式化cron System.out.println(CronExpressionUtil.formatExpression(" * * * * * ? *")); //下一个运行时间 System.out.println(CronExpressionUtil.getNextTimeStr("10 * * * * ?")); //多个下一个运行时间 System.out.println(CronExpressionUtil.getNextTimeStrList("10 * * * * ?", 10)); //对比Cron表达式下一个执行时间是否与指定date相等 Date date = new Date(); String cronExpression = "0 10 * * * ?"; Date nextDate = CronExpressionUtil.getNextTime(cronExpression, date); System.out.println(CronExpressionUtil.isSatisfiedBy(cronExpression, nextDate)); }

    /**      * 特殊周期cron,不能被字段范围整除的周期值,比如:每隔40s执行,需要多个cron组合使用      */     @Test     public void cronExpressionSpecialPeriodTest(){         List dateList = new ArrayList();         dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("0 0/2 * * * ? ", 3));         dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("40 0/2 * * * ? ", 3));         dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("20 1/2 * * * ? ", 3));         Collections.sort(dateList);         dateList.stream().forEach(date->{             System.out.println(DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(date));             });     } }

输出:

true * * * * * ? * 2020-04-17 09:44:10 [2020-04-17 09:44:10, 2020-04-17 09:45:10, 2020-04-17 09:46:10, 2020-04-17 09:47:10, 2020-04-17 09:48:10, 2020-04-17 09:49:10, 2020-04-17 09:50:10, 2020-04-17 09:51:10, 2020-04-17 09:52:10, 2020-04-17 09:53:10] true

2020-04-30 17:57:20
2020-04-30 17:58:00
2020-04-30 17:58:40
2020-04-30 17:59:20
2020-04-30 18:00:00
2020-04-30 18:00:40
2020-04-30 18:01:20
2020-04-30 18:02:00
2020-04-30 18:02:40

提示:

特殊周期cron,不能被字段范围整除的周期值,比如:每隔40s执行,需要多个cron组合使用 需要多个cron 组合使用(1) 0 0/3 * * * ? (2)40 1/3 * * * ? (3)20 2/3 * * * ?

如果只使用,0/40 * * * * ? 会出现执行间隔为 40,20.40等,达不到希望的效果。

参考:https://www.cnblogs.com/yanghj010/p/10875151.html

源代码地址:https://github.com/xkzhangsan/xk-time

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