理解 Spring 定时任务的 fixedRate 和 fixedDelay 的区别

用过  Spring 的 @EnableScheduling 的都知道，我们用三种形式来部署计划任务，即 @Scheduled 注解的 fixedRate(fixedRateString), fixedDelay(fixedDelayString), 以及 cron. cron 不在这里讨论的范畴。我们着重在如何理解 fixedRate 和 fixedDelay 的区别。

在 Spring 的 Scheduled 注解的 JavaDoc 对此的解释很简单

只是说是 fixedRate 任务两次执行时间间隔是任务的开始点，而 fixedDelay 的间隔是前次任务的结束与下次任务的开始。

大致用示意字符串来表示如下(每个 T1, 或 T2 代表任务执行秒数(每次任务执行时间不定)，假定 fixedRate 或  fixedDelay 的值是 5 秒，用 W 表示等待的数)

fixedRate:    T1.T1WWWT2.T2.T2WW.T3.T3.T3.T3.T3.T4.T4.T4.T4.T4.T4.T4T5T5WWWT6.T6........

fixedDelay:  T1.T1.WWWWW.T2.T2.T2WWWWW.T3.T3.T3.T3.T3.WWWWW.T4.T4.T4.T4.T4.T4.T4.WWWWWT6.T6......

一般来说能理解到上面两个场景已经差不多了，相比而言 fixedDelay 简单些，盯着上一次任务的屁股就行。

以前我对 fixedRate 还有一个误区就是，以为任务时长超过 fixedRate 时会启动多个任务实例，其实不会; 只不过会在上次任务执行完后立即启动下一轮。除非这个 Job 方法用 @Async 注解了，使得任务不在 TaskScheduler 线程池中执行，而是每次创建新线程来执行。

具体理解我们可以用代码来演示

@EnableScheduling
@SpringBootApplication
public class Application {
 
    private AtomicInteger number = new AtomicInteger();
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
 
    @Bean
    public TaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        taskScheduler.setPoolSize(5);
        return taskScheduler;
    }
 
    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    public void job() {
        LocalTime start = LocalTime.now();
        System.out.println(Thread.currentThread() + " start " + number.incrementAndGet() + " @ "  + start);
        try {
            Thread.sleep(ThreadLocalRandom.current().nextInt(15) * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        LocalTime end = LocalTime.now();
        System.out.println(Thread.currentThread() + " end " + number.get() + " @ " + end
            + ", seconds cost " + (ChronoUnit.SECONDS.between(start, end)));
    }
}

初始化了一个线程池大小为 5  的 TaskScheduler, 避免了所有任务都用一个线程来执行。 上例中的 fixedRate 为 5 秒，任务执行时间在 0 ～ 15 秒之间，先来看一组数据(样本数据越多越生动)

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 1 @ 01:23:11.726

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 1 @ 01:23:24.732, seconds cost 13

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 2 @ 01:23:24.736

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 2 @ 01:23:28.737, seconds cost 4

Thread[taskScheduler-2,5,main] start 3 @ 01:23:28.738

Thread[taskScheduler-2,5,main] end 3 @ 01:23:40.739, seconds cost 12

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 4 @ 01:23:40.740

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 4 @ 01:23:52.745, seconds cost 12

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 5 @ 01:23:52.745

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 5 @ 01:24:00.748, seconds cost 8

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 6 @ 01:24:00.749

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 6 @ 01:24:05.750, seconds cost 5

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 7 @ 01:24:05.750

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 7 @ 01:24:05.750, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 8 @ 01:24:05.750

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 8 @ 01:24:14.752, seconds cost 9

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 9 @ 01:24:14.752

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 9 @ 01:24:26.756, seconds cost 12

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 10 @ 01:24:26.757

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 10 @ 01:24:39.757, seconds cost 13

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 11 @ 01:24:39.757

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 11 @ 01:24:43.761, seconds cost 4

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 12 @ 01:24:43.762

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 12 @ 01:24:47.763, seconds cost 4

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 13 @ 01:24:47.763

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 13 @ 01:24:49.766, seconds cost 2

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 14 @ 01:24:49.767

把 start 行用红色显示。

1. 任务 1 与 2 之间间隔时间是任务时长 13，所以任务 2 在 1 结束后立即启动
2. 任务 3 与 2 之间间隔还不到 5 秒，也是在任务 2 结束后立即执行
3. 后面都是在上次任务结束后立即执行下一次任务，看到 7 与 8 之间相差 0 秒，13 与 14 之间相关 2 秒

从上面的结果分析，似乎 fixedRate 越到后面都不起作用，总是任务一个接一个的执行。也就是说上面 fixedRate 的示意串

T1.T1WWWT2.T2.T2WW.T3.T3.T3.T3.T3.T4.T4.T4.T4.T4.T4.T4T5T5WWWT6.T6........

已经不成立了，当中间发生了一长时间的任务后，fixedRate 变成了如下的形式

T1.T1.WWWT2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T2.T3.T3.T3.T3.T4.T4.T4.T5.T5.T5.......

任务间的等待都被抹除掉了，这是为什么呢？因为 fixedRate 会对将要执行的任务作一个预先编排，由上输出可以第一次任务在 01:23:11 时间点启动，所以  fixedRate 会基于此把一个时间表准备好，如下

因此，fixedRate 总是在上一次任务结束后从时间表中挑出下一次任务，对比该任务所预先排好的时间是否晚于上次任务启动时间加上 fixedRate 值，是则等待到预定的时间，否则立即执行。

假设 T1 执行完后时间是 T1.endTime, 这时候判断 T1.endTime < T2.scheduledTime + fixedRate ,  是则等待到 T2.scheduledTime 启动 T2, 否则立即执行  T2

我们可以用代码进一步来验证上面的说法，其实最具说服力的莫过于源代码，这里只提供感观体验

代码的改动是第一次任务执行时间为 23  秒，此后的任务是不耗时的空操作

    private AtomicBoolean firstTime = new AtomicBoolean(true);
 
    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    public void job() {
        LocalTime start = LocalTime.now();
        System.out.println(Thread.currentThread() + " start " + number.incrementAndGet() + " @ "  + start);
        if (firstTime.getAndSet(false)) {
            try {
                Thread.sleep(23000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        LocalTime end = LocalTime.now();
        System.out.println(Thread.currentThread() + " end " + number.get() + " @ " + end
            + ", seconds cost " + (ChronoUnit.SECONDS.between(start, end)));
    }

输出为

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 1 @ 03:27:54.556

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 1 @ 03:28:17.562, seconds cost 23

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 2 @ 03:28:17.566

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 2 @ 03:28:17.566, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-2,5,main] start 3 @ 03:28:17.566

Thread[taskScheduler-2,5,main] end 3 @ 03:28:17.567, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 4 @ 03:28:17.584

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 4 @ 03:28:17.584, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-4,5,main] start 5 @ 03:28:17.584

Thread[taskScheduler-4,5,main] end 5 @ 03:28:17.584, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-4,5,main] start 6 @ 03:28:19.549

Thread[taskScheduler-4,5,main] end 6 @ 03:28:19.550, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-4,5,main] start 7 @ 03:28:24.549

Thread[taskScheduler-4,5,main] end 7 @ 03:28:24.550, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-4,5,main] start 8 @ 03:28:29.548

Thread[taskScheduler-4,5,main] end 8 @ 03:28:29.549, seconds cost 0

Thread[taskScheduler-4,5,main] start 9 @ 03:28:34.546

因为第一次任务 23 秒的延误，所以后续的任务 2， 3， 4， 5 都是上次任务(耗时为 0)完后立即执行，任务 6 把 2 秒的差距找回来了，以后都是每隔 5 秒执行一次。

fixedDelay 的逻辑就相当简单了，基本无需用代码来演示。不妨把上面的代码中的 fixedRate 改成 fixedDelay 来一见分晓：

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 1 @ 02:54:33.750

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 1 @ 02:54:43.756, seconds cost 10

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 2 @ 02:54:48.765

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 2 @ 02:55:00.767, seconds cost 12

Thread[taskScheduler-2,5,main] start 3 @ 02:55:05.769

Thread[taskScheduler-2,5,main] end 3 @ 02:55:11.772, seconds cost 6

Thread[taskScheduler-1,5,main] start 4 @ 02:55:16.775

Thread[taskScheduler-1,5,main] end 4 @ 02:55:21.781, seconds cost 5

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 5 @ 02:55:26.785

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 5 @ 02:55:27.787, seconds cost 1

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 6 @ 02:55:32.789

Thread[taskScheduler-3,5,main] end 6 @ 02:55:41.792, seconds cost 9

Thread[taskScheduler-3,5,main] start 7 @ 02:55:46.794

总是上次任务结束 5 秒后，由此可见 fixedDelay 不存在任务的预先编排操作了，都是相机而为。

最后小结一下：fixedRate 每次任务结束后会从任务编排表中找下一次该执行的任务，判断是否到时机执行。fixedRate 的任务某次执行时间再长也不会造成两次任务实例同时执行，除非用了 @Async 注解。 fixedDelay 总是前一次任务完成后，延时固定长度然后执行一次任务