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SpringBoot分布式任务中间件开发 附视频讲解 (手把手教你开发和使用中间件)


作者:小傅哥

博客:https://bugstack.cn

>沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄

分布式任务DcsSchedule中间件,Github地址:https://github.com/fuzhengwei/schedule-spring-boot-starter“分布式任务DcsSchedule控制台,Github地址:https://github.com/fuzhengwei/itstack-middleware-control演示视频

前言

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

@Scheduled(cron = "0/3 * * * * *")
public void demoTask() {
//...
}
}

咔咔,上面这段代码很熟悉吧,他就是SpringBoot的Schedule定时任务,简单易用。在我们开发中如果需要做一些定时或指定时刻循环执行逻辑时候,基本都会使用到Schedule。

但是,如果我们的任务是比较大型的,比如;定时跑批T+1结算、商品秒杀前状态变更、刷新数据预热到缓存等等,这些定时任务都相同的特点;作业量大、*实时性强*、可用率高。而这时候如果只是单纯使用Schedule就显得不足以控制。

那么,我们产品需求就出来了,分布式DcsSchedule任务;

多机器部署任务统一控制中心启停宕机灾备,自动启动执行实时检测任务执行信息:部署数量、任务总量、成功次数、失败次数、执行耗时等

嗯?有人憋半天了想说可以用Quertz,嗯可以的,但这不是本篇文章的重点。难道你不想看看一个自言开源中间件是怎么诞生的吗,怎么推到中心Maven仓的吗?比如下图;真香不!

>首页监控

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😀好了,接下来开始介绍这个中间件如何使用和怎么开发的了!

中间件使用

1. 版本记录

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2. 环境准备

jdk1.8 StringBoot 2.x配置中心zookeeper 3.4.14 {准备好zookeeper服务,如果windows调试可以从这里下载:https://www-eu.apache.org/dist/zookeeper}

1. 下载后解压,在bin同级路径创建文件夹data、logs

2. 修改conf/zoo.cfg,修改配置如下;

dataDir=D:\Program Files\apache-zookeeper-3.4.14\data
dataLogDir=D:\Program Files\apache-zookeeper-3.4.14\logs

打包部署控制平台

1. 下载地址:https://github.com/fuzhengwei/itstack-middleware-control.git

2. 部署访问:http://localhost:7397

3. 配置POM


org.itstack.middleware
schedule-spring-boot-starter
1.0.0-RELEASE

4. 引入分布式任务DcsSchedule @EnableDcsScheduling

与SpringBoot的Sceduling非常像,他的注解是;@EnableScheduling,尽可能降低使用难度这个注解主要方便给我们自己的中间件一个入口,也是😏扒拉源码发现的可以这么干{我一直说好的代码都很骚气}

@SpringBootApplication
@EnableDcsScheduling
public class HelloWorldApplication {

public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(HelloWorldApplication.class, args);
}

}

5. 在任务方法上添加注解

这个注解也和SpringBoot的Schedule很像,但是多了desc描述和启停初始化控制cron:执行计划desc:任务描述autoStartup:默认启动状态如果你的任务需要参数可以通过引入service去调用获取等方式都可以

@Component("demoTaskThree")
public class DemoTaskThree {

@DcsScheduled(cron = "0 0 9,13 * * *", desc = "03定时任务执行测试:taskMethod01", autoStartup = false)
public void taskMethod01() {
System.out.println("03定时任务执行测试:taskMethod01");
}

@DcsScheduled(cron = "0 0/30 8-10 * * *", desc = "03定时任务执行测试:taskMethod02", autoStartup = false)
public void taskMethod02() {
System.out.println("03定时任务执行测试:taskMethod02");
}

}

6. 启动验证

启动SpringBoot工程即可,autoStartup = true的会自动启动任务(任务是多线程并行执行的)启动控制平台:itstack-middleware-control,访问:http://localhost:7397/ 成功界面如下;可以开启/关闭验证了!{功能还在完善}

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中间件开发

以SpringBoot为基础开发一款中间件我也是第一次,因为接触SpringBoot也刚刚1个月左右。虽然SpringBoot已经出来挺久的了,但由于我们项目开发并不使用SpringBoot的一套东西,所以一直依赖没有接触。直到上个月开始考虑领域驱动设计才接触,嗯!真的不错,那么就开始了夯实技能、学习思想用到项目里。

按照我的产品需求,开发这么一款分布式任务的中间件,我脑袋中的模型已经存在了。另外就是需要开发过程中去探索我需要的知识工具,简单包括;

读取Yml自定义配置使用zookeeper作为配置中心,这样如果有机器宕机了就可以通过临时节点监听知道通过Spring类;ApplicationContextAware, BeanPostProcessor, ApplicationListener,执行服务启动、注解扫描、节点挂在分布式任务统一控制台,来管理任务

1. 工程模型

schedule-spring-boot-starter
└── src
├── main
│ ├── java
│ │ └── org.itstack.middleware.schedule
│ │ ├── annotation
│ │ │├── DcsScheduled.java
│ │ │└── EnableDcsScheduling.java
│ │ ├── annotation
│ │ │└── InstructStatus.java
│ │ ├── config
│ │ │├── DcsSchedulingConfiguration.java
│ │ │├── StarterAutoConfig.java
│ │ │└── StarterServiceProperties.java
│ │ ├── domain
│ │ │├── DataCollect.java
│ │ │├── DcsScheduleInfo.java
│ │ │├── DcsServerNode.java
│ │ │├── ExecOrder.java
│ │ │└── Instruct.java
│ │ ├── export
│ │ │└── DcsScheduleResource.java
│ │ ├── service
│ │ │├── HeartbeatService.java
│ │ │└── ZkCuratorServer.java
│ │ ├── task
│ │ │├── TaskScheduler.java
│ │ │├── ScheduledTask.java
│ │ │├── SchedulingConfig.java
│ │ │└── SchedulingRunnable.java
│ │ ├── util
│ │ │└── StrUtil.java
│ │ └── DoJoinPoint.java
│ └── resources
│ └── META_INF
│ └── spring.factories
└── test
└── java
└── org.itstack.demo.test
└── ApiTest.java

2. 代码讲解

篇幅较长,只讲解部分重点代码块,如果你愿意参与到开源编写,可以和我申请我说过好的代码都很骚气,那么就从这部分入手吧

2.1 自定义注解

>annotation/EnableDcsScheduling.java & 自定义注解

这个注解一堆的圈A,这些配置都是为了开始启动执行我们的中间件;

Target 标识需要放到类上执行Retention 注释将由编译器记录在类文件中,并且在运行时由VM保留,因此可以反射地读取它们Import 引入入口资源,在程序启动时会执行到自己定义的类中,以方便我们;初始化配置/服务、启动任务、挂在节点ComponentScan 告诉程序扫描位置

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Import({DcsSchedulingConfiguration.class})
@ImportAutoConfiguration({SchedulingConfig.class, CronTaskRegister.class, DoJoinPoint.class})
@ComponentScan("org.itstack.middleware.*")
public @interface EnableDcsScheduling {
}

2.2 扫描自定义注解、初始化配置/服务、启动任务、挂在节点

>config/DcsSchedulingConfiguration.java & 初始化配置/服务、启动任务、挂在节点

写到这的时候,我们的自定义注解有了,已经写到方法上了,那么我们怎么拿到呢?需要通过实现BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization,在每个bean实例化的时候进行扫描这里遇到一个有趣的问题,一个方法会得到两次,因为有一个CGLIB给代理的,像真假美猴王一样,几乎一毛一样。😏扒了源码才看到,生命注解批注没有。好那就可以判断了!method.getDeclaredAnnotations()我们将扫描下来的任务信息汇总到Map中,当Spring初始化完成后,在执行我们中间件内容。{太早执行有点喧宾夺主了!主要人家也不让呀,给你抛异常😭。}

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
Class targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(bean);
if (this.nonAnnotatedClasses.contains(targetClass)) return bean;
Method[] methods = ReflectionUtils.getAllDeclaredMethods(bean.getClass());
if (methods == null) return bean;
for (Method method : methods) {
DcsScheduled dcsScheduled = AnnotationUtils.findAnnotation(method, DcsScheduled.class);
if (null == dcsScheduled || 0 == method.getDeclaredAnnotations().length) continue;
List execOrderList = Constants.execOrderMap.computeIfAbsent(beanName, k -> new ArrayList());
ExecOrder execOrder = new ExecOrder();
execOrder.setBean(bean);
execOrder.setBeanName(beanName);
execOrder.setMethodName(method.getName());
execOrder.setDesc(dcsScheduled.desc());
execOrder.setCron(dcsScheduled.cron());
execOrder.setAutoStartup(dcsScheduled.autoStartup());
execOrderList.add(execOrder);
this.nonAnnotatedClasses.add(targetClass);
}
return bean;
}

初始化服务连接zookeeper配置中心连接后将创建我们的节点以及添加监听,这个监听主要负责分布式消息通知,收到通知负责控制任务启停这里包括了循环创建节点以及批量节点删除,似乎!面试题会问😏

private void init_server(ApplicationContext applicationContext) {
try {
//获取zk连接
CuratorFramework client = ZkCuratorServer.getClient(Constants.Global.zkAddress);
//节点组装
path_root_server = StrUtil.joinStr(path_root, LINE, "server", LINE, schedulerServerId);
path_root_server_ip = StrUtil.joinStr(path_root_server, LINE, "ip", LINE, Constants.Global.ip);
//创建节点&递归删除本服务IP下的旧内容
ZkCuratorServer.deletingChildrenIfNeeded(client, path_root_server_ip);
ZkCuratorServer.createNode(client, path_root_server_ip);
ZkCuratorServer.setData(client, path_root_server, schedulerServerName);
//添加节点&监听
ZkCuratorServer.createNodeSimple(client, Constants.Global.path_root_exec);
ZkCuratorServer.addTreeCacheListener(applicationContext, client, Constants.Global.path_root_exec);
} catch (Exception e) {
logger.error("itstack middleware schedule init server error!", e);
throw new RuntimeException(e);
}
}

启动标记了True的Schedule任务Scheduled默认是单线程执行的,这里扩展为多线程并行执行

private void init_task(ApplicationContext applicationContext) {
CronTaskRegister cronTaskRegistrar = applicationContext.getBean("itstack-middlware-schedule-cronTaskRegister", CronTaskRegister.class);
Set beanNames = Constants.execOrderMap.keySet();
for (String beanName : beanNames) {
List execOrderList = Constants.execOrderMap.get(beanName);
for (ExecOrder execOrder : execOrderList) {
if (!execOrder.getAutoStartup()) continue;
SchedulingRunnable task = new SchedulingRunnable(execOrder.getBean(), execOrder.getBeanName(), execOrder.getMethodName());
cronTaskRegistrar.addCronTask(task, execOrder.getCron());
}
}
}

挂在任务节点到zookeeper挂在按照不同的场景,有些内容是挂在到虚拟机节点。{😏又来个面试题,虚拟节点数据怎么挂在,创建的是永久节点,那么虚拟值怎么加?}pathrootserveripclazz_method;这个结构是:根目录、服务、IP、类、方法

private void init_node() throws Exception {
Set beanNames = Constants.execOrderMap.keySet();
for (String beanName : beanNames) {
List execOrderList = Constants.execOrderMap.get(beanName);
for (ExecOrder execOrder : execOrderList) {
String path_root_server_ip_clazz = StrUtil.joinStr(path_root_server_ip, LINE, "clazz", LINE, execOrder.getBeanName());
String path_root_server_ip_clazz_method = StrUtil.joinStr(path_root_server_ip_clazz, LINE, "method", LINE, execOrder.getMethodName());
String path_root_server_ip_clazz_method_status = StrUtil.joinStr(path_root_server_ip_clazz, LINE, "method", LINE, execOrder.getMethodName(), "/status");
//添加节点
ZkCuratorServer.createNodeSimple(client, path_root_server_ip_clazz);
ZkCuratorServer.createNodeSimple(client, path_root_server_ip_clazz_method);
ZkCuratorServer.createNodeSimple(client, path_root_server_ip_clazz_method_status);
//添加节点数据[临时]
ZkCuratorServer.appendPersistentData(client, path_root_server_ip_clazz_method + "/value", JSON.toJSONString(execOrder));
//添加节点数据[永久]
ZkCuratorServer.setData(client, path_root_server_ip_clazz_method_status, execOrder.getAutoStartup() ? "1" : "0");
}
}
}

2.3 zookeeper控制服务

>service/ZkCuratorServer.java & zk服务

这里提供一个zk的方法集合,其中比较重要的方法添加监听zookeeper有一个特性是对这个监听后,当节点内容发生变化时会收到通知,当然宕机也是收得到的,这个也就是我们后面开发灾备的核心触发点

public static void addTreeCacheListener(final ApplicationContext applicationContext, final CuratorFramework client, String path) throws Exception {
TreeCache treeCache = new TreeCache(client, path);
treeCache.start();
treeCache.getListenable().addListener((curatorFramework, event) -> {
//...
switch (event.getType()) {
case NODE_ADDED:
case NODE_UPDATED:
if (Constants.Global.ip.equals(instruct.getIp()) && Constants.Global.schedulerServerId.equals(instruct.getSchedulerServerId())) {
//执行命令
Integer status = instruct.getStatus();
switch (status) {
case 0: //停止任务
cronTaskRegistrar.removeCronTask(instruct.getBeanName() + "_" + instruct.getMethodName());
setData(client, path_root_server_ip_clazz_method_status, "0");
logger.info("itstack middleware schedule task stop {} {}", instruct.getBeanName(), instruct.getMethodName());
break;
case 1: //启动任务
cronTaskRegistrar.addCronTask(new SchedulingRunnable(scheduleBean, instruct.getBeanName(), instruct.getMethodName()), instruct.getCron());
setData(client, path_root_server_ip_clazz_method_status, "1");
logger.info("itstack middleware schedule task start {} {}", instruct.getBeanName(), instruct.getMethodName());
break;
case 2: //刷新任务
cronTaskRegistrar.removeCronTask(instruct.getBeanName() + "_" + instruct.getMethodName());
cronTaskRegistrar.addCronTask(new SchedulingRunnable(scheduleBean, instruct.getBeanName(), instruct.getMethodName()), instruct.getCron());
setData(client, path_root_server_ip_clazz_method_status, "1");
logger.info("itstack middleware schedule task refresh {} {}", instruct.getBeanName(), instruct.getMethodName());
break;
}
}
break;
case NODE_REMOVED:
break;
default:
break;
}
});
}

2.4 并行任务注册

由于默认的SpringBoot是单线程的,所以这里改造了下,可以支持多线程并行执行包括了添加任务和删除任务,也就是执行取消future.cancel(true)

public void addCronTask(SchedulingRunnable task, String cronExpression) {
if (null != Constants.scheduledTasks.get(task.taskId())) {
removeCronTask(task.taskId());
}
CronTask cronTask = new CronTask(task, cronExpression);
Constants.scheduledTasks.put(task.taskId(), scheduleCronTask(cronTask));
}
public void removeCronTask(String taskId) {
ScheduledTask scheduledTask = Constants.scheduledTasks.remove(taskId);
if (scheduledTask == null) return;
scheduledTask.cancel();
}

2.5 待扩展的自定义AOP

我们最开始配置的扫描@ComponentScan(“org.itstack.middleware.*”),主要用到这里的自定义注解,否则是扫描不到的,也就是你自定义切面失效的效果目前这里的功能并没有扩展,基本只是打印执行耗时,后续完善的任务执行耗时监听等,就需要这里来完善

@Pointcut("@annotation(org.itstack.middleware.schedule.annotation.DcsScheduled)")
public void aopPoint() {
}

@Around("aopPoint()")
public Object doRouter(ProceedingJoinPoint jp) throws Throwable {
long begin = System.currentTimeMillis();
Method method = getMethod(jp);
try {
return jp.proceed();
} finally {
long end = System.currentTimeMillis();
logger.info("nitstack middleware schedule method:{}.{} take time(m):{}", jp.getTarget().getClass().getSimpleName(), method.getName(), (end - begin));
}
}

3. Jar包发布

开发完成后还是需要将Jar包发布到manven中心仓库的,这个过程较长单独写了博客;发布Jar包到Maven中央仓库(为开发开源中间件做准备)

综上总结

要开发要实现的还很多,一个周末也干不完所有的!而且需要有想法的小猿/媛伴一起加入!🙂 😀 😏这里没有讲解分布式任务中间件控制平台itstack-middleware-control,因为比较简单只是使用了中间件的zk功能接口做展示和操作。中间件开发是一件非常有意思的事情,不同于业务它更像易筋经,寺庙老僧,剑走偏锋,驰骋纵横,骚招满屏。

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