面试题：Java的Spring Boot定时任务在集群环境下的分布式调度实现

1. 使用Zookeeper实现分布式调度

技术原理：Zookeeper是一个分布式协调服务，利用其临时有序节点和watch机制来实现分布式锁。
设计思路：
- 每个应用实例启动时，尝试在Zookeeper指定路径下创建一个临时有序节点。
- 拥有最小序号的节点获得执行定时任务的权利。
- 其他节点通过watch机制监听序号比自己小一位的节点，当该节点消失（任务执行完毕或节点故障）时，重新竞争执行权。

关键步骤：

引入依赖：在Spring Boot项目的pom.xml中添加Zookeeper客户端依赖，如Curator。

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>4.2.0</version>
</dependency>

创建Zookeeper客户端：在Spring配置类中创建Zookeeper客户端实例。

@Configuration
public class ZookeeperConfig {
    @Value("${zookeeper.connectString}")
    private String connectString;
    @Value("${zookeeper.sessionTimeoutMs}")
    private int sessionTimeoutMs;
    @Value("${zookeeper.connectionTimeoutMs}")
    private int connectionTimeoutMs;

    @Bean
    public CuratorFramework curatorFramework() {
        return CuratorFrameworkFactory.builder()
              .connectString(connectString)
              .sessionTimeoutMs(sessionTimeoutMs)
              .connectionTimeoutMs(connectionTimeoutMs)
              .build();
    }
}

实现分布式锁和任务调度：在定时任务类中，利用Curator的InterProcessMutex实现分布式锁。

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class DistributedTask {
    private static final String LOCK_PATH = "/distributed-lock/task";
    @Autowired
    private CuratorFramework curatorFramework;

    @Scheduled(cron = "0 0 0 * * *") // 每天0点执行
    public void executeTask() throws Exception {
        InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(curatorFramework, LOCK_PATH);
        try {
            if (mutex.acquire(10, TimeUnit.SECONDS)) {
                try {
                    // 执行任务逻辑
                    System.out.println("执行定时任务...");
                } finally {
                    mutex.release();
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2. 使用Redis实现分布式调度

技术原理：Redis的SETNX（SET if Not eXists）命令可以实现原子性的设置操作，利用此特性来实现分布式锁。
设计思路：
- 每个应用实例在执行定时任务前，尝试使用SETNX命令在Redis中设置一个特定的键值对，键为任务的唯一标识，值可以是任意内容。
- 如果设置成功，说明该实例获得了执行任务的权利；如果设置失败，说明已有其他实例在执行该任务。
- 为防止死锁，需要给锁设置一个过期时间。

关键步骤：

引入依赖：在pom.xml中添加Spring Data Redis依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

配置Redis：在application.properties中配置Redis连接信息。

spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.port=6379

实现分布式锁和任务调度：在定时任务类中，使用RedisTemplate实现分布式锁。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class DistributedTask {
    private static final String LOCK_KEY = "distributed:task:lock";
    private static final String LOCK_VALUE = "task-lock-value";
    private static final long EXPIRE_TIME = 10 * 1000; // 10秒过期时间
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @Scheduled(cron = "0 0 0 * * *")
    public void executeTask() {
        Boolean result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCK_KEY, LOCK_VALUE, EXPIRE_TIME);
        if (result != null && result) {
            try {
                // 执行任务逻辑
                System.out.println("执行定时任务...");
            } finally {
                redisTemplate.delete(LOCK_KEY);
            }
        }
    }
}

分布式调度算法思路总结

无论是使用Zookeeper还是Redis，核心思路都是通过一种分布式协调机制（锁）来保证同一时刻只有一个实例能够执行定时任务。在设计分布式调度算法时，需要考虑锁的获取与释放机制，避免死锁和重复执行的情况，同时要处理好节点故障、网络波动等异常情况，确保系统的稳定性和可靠性。

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面试题：Java的Spring Boot定时任务在集群环境下的分布式调度实现

知识考点

面试题答案

1. 使用Zookeeper实现分布式调度

2. 使用Redis实现分布式调度

分布式调度算法思路总结