Cách sử dụng Spring Scheduled trong Spring Boot

Spring Scheduler là một công cụ hữu ích giúp bạn tự động thực thi các tác vụ định kỳ hoặc các tác vụ không đồng bộ một cách dễ dàng và hiệu quả giúp tối ưu hóa hiệu suất của ứng dụng của mình và đồng thời tiết kiệm thời gian cho các tác vụ thủ công.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách cài đặt Spring Scheduler, định nghĩa các tác vụ nền, lập lịch thực thi các tác vụ nền và tối ưu hóa hiệu suất. Bạn sẽ cũng được trình bày một số ví dụ thực tế để giúp bạn hiểu rõ hơn về cách sử dụng Spring Scheduler trong ứng dụng của bạn.

1. Giới thiệu

Giới thiệu về Spring Scheduler

Spring Scheduler là một module trong Spring Framework cung cấp khả năng lập lịch thực thi các nhiệm vụ nền (background tasks) trong ứng dụng Spring. Các tác vụ nền thường không đòi hỏi sự tương tác người dùng và được thực thi một cách định kỳ hoặc khi có sự kiện xảy ra. Ví dụ như gửi email hàng ngày, xóa bỏ dữ liệu lỗi sau một khoảng thời gian nhất định, cập nhật cache định kỳ hoặc tải xuống các tập tin từ máy chủ.

Spring Scheduler cung cấp cho người lập trình một API đơn giản để định nghĩa và lập lịch thực thi các tác vụ nền. Với Spring Scheduler, các tác vụ được xử lý một cách độc lập với các tác vụ khác trong ứng dụng, giúp cải thiện hiệu suất và tăng tính ổn định của ứng dụng.

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

Lợi ích của việc sử dụng Spring Scheduler

Việc sử dụng Spring Scheduler trong ứng dụng Spring đem lại rất nhiều lợi ích cho người lập trình và người dùng cuối, bao gồm:

Tăng hiệu suất ứng dụng: Spring Scheduler giúp tối ưu hóa hiệu suất của ứng dụng bằng cách thực hiện các tác vụ nền định kỳ hoặc không đồng bộ mà không làm gián đoạn trải nghiệm của người dùng.

Giảm thời gian và công sức thực hiện các tác vụ thủ công: Spring Scheduler giúp tự động hóa các tác vụ nền, giảm thiểu thời gian và công sức thực hiện các tác vụ thủ công như gửi email hàng ngày, xóa bỏ dữ liệu lỗi, cập nhật cache,...

Tăng tính ổn định của ứng dụng: Các tác vụ nền được xử lý một cách độc lập với các tác vụ khác trong ứng dụng, giúp tăng tính ổn định và tránh xảy ra các lỗi không mong muốn.

Dễ dàng quản lý và định lịch thực hiện các tác vụ nền: Spring Scheduler cung cấp một API đơn giản để định nghĩa và lập lịch thực hiện các tác vụ nền, giúp người lập trình dễ dàng quản lý và thực hiện các tác vụ nền.

Hỗ trợ thực thi các tác vụ không đồng bộ: Spring Scheduler còn hỗ trợ thực thi các tác vụ không đồng bộ giúp ứng dụng xử lý các tác vụ đòi hỏi thời gian thực hiện lâu hơn mà không làm gián đoạn trải nghiệm của người dùng.

2. Sử dụng Spring Scheduler

Sau khi đã hiểu được lợi ích của việc sử dụng Spring Scheduler, chúng ta sẽ tiếp tục với cách sử dụng Spring Scheduler trong ứng dụng Spring.

Cài đặt Spring Scheduler

Để sử dụng Spring Scheduler, chúng ta cần thêm dependency của Spring Scheduler vào file pom.xml của ứng dụng Spring như sau:

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

Sau khi đã thêm dependency của Spring Scheduler, chúng ta cần định nghĩa các tác vụ nền để có thể thực hiện các tác vụ này bằng Spring Scheduler.

Định nghĩa các tác vụ nền (background tasks)

Để định nghĩa các tác vụ nền (background tasks), chúng ta cần tạo một lớp mới và đánh dấu nó với annotation @Component để Spring có thể quản lý và inject các instance của lớp này vào ứng dụng. Sau đó, chúng ta sử dụng annotation @Scheduled để định nghĩa các phương thức chứa các tác vụ nền và cấu hình lịch trình thực hiện các tác vụ này.

Ví dụ, ta có một lớp BackgroundTasks định nghĩa 2 phương thức để thực hiện các tác vụ nền như sau:

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class BackgroundTasks {

    @Scheduled(fixedRate = 5000) // Thực hiện tác vụ sau mỗi 5 giây
    public void task1() {
        // Thực hiện các tác vụ nền 1
    }

    @Scheduled(cron = "0 0 12 * * ?") // Thực hiện tác vụ vào lúc 12h trưa hàng ngày
    public void task2() {
        // Thực hiện các tác vụ nền 2
    }
}

Trong đó, phương thức task1() được cấu hình để thực hiện tác vụ sau mỗi 5 giây bằng cách sử dụng annotation @Scheduled(fixedRate = 5000). Phương thức task2() được cấu hình để thực hiện tác vụ vào lúc 12h trưa hàng ngày bằng cách sử dụng annotation @Scheduled(cron = "0 0 12 * * ?").

Lưu ý rằng Spring Scheduler hỗ trợ cấu hình lịch trình thực hiện các tác vụ nền bằng nhiều cách khác nhau, bao gồm sử dụng các biểu thức cron, fixed rate, fixed delay, và initial delay. Việc lựa chọn cách cấu hình lịch trình thực hiện các tác vụ nền phụ thuộc vào từng trường hợp sử dụng cụ thể.

Sau khi đã định nghĩa các tác vụ nền (background tasks) bằng Spring Scheduler, chúng ta có thể khởi động ứng dụng và xem kết quả thực hiện các tác vụ nền trong log của ứng dụng.

Lập lịch thực thi các tác vụ nền

Tiếp theo chúng ta cần lập lịch thực thi các tác vụ này theo một lịch trình cụ thể. Spring cung cấp một số cách để lập lịch thực hiện các tác vụ nền.

Lịch trình cố định (Fixed rate)

Để thực hiện một tác vụ nền với lịch trình cố định, chúng ta có thể sử dụng phương thức @Scheduled(fixedRate = time) với time là thời gian giữa hai lần thực hiện tác vụ nền.

Ví dụ:

@Scheduled(fixedRate = 5000)
public void doTask() {
    // Do something
}

Trong ví dụ trên, phương thức doTask() sẽ được thực hiện mỗi 5 giây.

Lịch trình cố định với sự trì hoãn (Fixed delay)

Để thực hiện một tác vụ nền với lịch trình cố định và sự trì hoãn giữa hai lần thực hiện tác vụ, chúng ta có thể sử dụng phương thức @Scheduled(fixedDelay = time) với time là thời gian giữa khi một tác vụ kết thúc và tác vụ tiếp theo bắt đầu.

Ví dụ:

@Scheduled(fixedDelay = 5000)
public void doTask() {
    // Do something
}

Trong ví dụ trên, phương thức doTask() sẽ được thực hiện sau mỗi 5 giây kể từ khi tác vụ trước đó kết thúc.

Lịch trình dựa trên cron expressions

Cron expressions là một chuỗi các biểu thức được sử dụng để định nghĩa lịch trình thực hiện các tác vụ nền. Chúng ta có thể sử dụng phương thức @Scheduled(cron = expression) để định nghĩa một tác vụ nền thực hiện theo một lịch trình cụ thể dựa trên cron expressions.

Ví dụ:

@Scheduled(cron = "0 0 12 * * MON-FRI")
public void doTask() {
    // Do something
}

Trong ví dụ trên, phương thức doTask() sẽ được thực hiện vào lúc 12 giờ trưa (hour = 12) vào các ngày trong tuần từ thứ hai đến thứ sáu (day-of-week = MON-FRI).

Sử dụng TaskScheduler

TaskScheduler là một interface cung cấp các phương thức để lập lịch thực hiện các tác vụ nền. Để sử dụng TaskScheduler, chúng ta cần tạo một bean TaskScheduler trong Spring context và sử dụng các phương thức của nó để đăng ký và lập lịch các tác vụ nền.

Ví dụ sau đây sử dụng TaskScheduler để đăng ký và lập lịch một tác vụ nền:

@Component
public class TaskSchedulerExample {

    private final TaskScheduler taskScheduler;

    public TaskSchedulerExample(TaskScheduler taskScheduler) {
        this.taskScheduler = taskScheduler;
    }

    @PostConstruct
    public void init() {
        taskScheduler.scheduleAtFixedRate(
                () -> System.out.println("Task executed"),
                Duration.ofSeconds(5)
        );
    }

}

Trong ví dụ trên, chúng ta tạo một bean TaskScheduler thông qua dependency injection và sử dụng phương thức scheduleAtFixedRate() để đăng ký và lập lịch thực hiện một tác vụ nền. Phương thức này có hai tham số: một lambda expression đại diện cho tác vụ nền cần thực hiện và một đối tượng Duration đại diện cho khoảng thời gian giữa hai lần thực hiện tác vụ.

Sử dụng ThreadPoolTaskScheduler

ThreadPoolTaskScheduler là một implementaion của interface TaskScheduler và cung cấp khả năng thực hiện các tác vụ nền trong một thread pool. Điều này giúp tăng hiệu suất và khả năng mở rộng của ứng dụng khi thực hiện các tác vụ nền.

Ví dụ sau đây sử dụng ThreadPoolTaskScheduler để đăng ký và lập lịch thực hiện một tác vụ nền:

@Configuration
@EnableScheduling
public class TaskSchedulerConfig {

    @Bean
    public ThreadPoolTaskScheduler taskScheduler() {
        ThreadPoolTaskScheduler scheduler = new ThreadPoolTaskScheduler();
        scheduler.setPoolSize(10);
        scheduler.setThreadNamePrefix("my-scheduler-");
        scheduler.initialize();
        return scheduler;
    }

}

Trong ví dụ trên, chúng ta tạo một bean ThreadPoolTaskScheduler thông qua phương thức taskScheduler() và cấu hình nó với một thread pool gồm 10 thread và một prefix cho tên các thread trong pool. Sau đó, chúng ta sử dụng annotation @EnableScheduling để kích hoạt việc sử dụng Spring Scheduler trong ứng dụng.

Sau khi đã cấu hình ThreadPoolTaskScheduler, chúng ta có thể sử dụng nó để đăng ký và lập lịch thực hiện các tác vụ nền bằng các phương thức của interface TaskScheduler, giống như ví dụ trước đó.

3. Các ví dụ thực tế

Thực hiện các tác vụ định kỳ (scheduling tasks)

Một ví dụ thực tế về việc sử dụng Spring Scheduler là thực hiện các tác vụ định kỳ, ví dụ như cập nhật dữ liệu từ một nguồn ngoài hoặc thực hiện các xử lý định kỳ.

Trong ví dụ này, chúng ta sử dụng annotation @Scheduled để đăng ký và lập lịch thực hiện các tác vụ định kỳ.

@Component
public class ScheduledTask {

    @Scheduled(fixedRate = 10000)
    public void updateData() {
        // Code to update data goes here
    }

}

Trong ví dụ trên, chúng ta định nghĩa một bean có tên ScheduledTask và sử dụng annotation @Scheduled để đăng ký và lập lịch thực hiện phương thức updateData() với tần suất 10 giây (sử dụng tham số fixedRate). Trong phương thức này, chúng ta có thể viết mã để cập nhật dữ liệu từ một nguồn ngoài.

Thực hiện các tác vụ không đồng bộ (asynchronous tasks)

Một ứng dụng Spring thường được thiết kế để xử lý nhiều yêu cầu cùng một lúc. Tuy nhiên, việc thực hiện các tác vụ mất thời gian trong cùng một thread có thể gây ra hiệu suất chậm hoặc ảnh hưởng đến khả năng phục vụ của ứng dụng. Do đó, các tác vụ không đồng bộ (asynchronous tasks) rất hữu ích trong việc giải quyết vấn đề này.

Spring Scheduler cung cấp khả năng thực hiện các tác vụ không đồng bộ thông qua việc sử dụng phương thức @Async.

Ví dụ sau đây cho thấy cách thực hiện một tác vụ không đồng bộ:

@Component
public class AsyncTask {

    @Async
    public CompletableFuture<String> performTask() {
        // Code to perform asynchronous task goes here
    }

}

Trong ví dụ trên, chúng ta định nghĩa một bean có tên AsyncTask và sử dụng annotation @Async để đăng ký phương thức performTask() là một tác vụ không đồng bộ. Phương thức này trả về một đối tượng CompletableFuture, cho phép chúng ta kiểm soát kết quả của tác vụ.

Cài đặt chức năng thông báo email định kỳ

Trong phần này, chúng ta sẽ cài đặt chức năng gửi email định kỳ sử dụng Spring Scheduler. Cụ thể, chúng ta sẽ sử dụng JavaMail API để gửi email.

Đầu tiên, chúng ta sẽ tạo một Spring Bean để định nghĩa nội dung email và gửi email.

@Service
public class EmailService {

    private JavaMailSender mailSender;

    @Autowired
    public EmailService(JavaMailSender mailSender) {
        this.mailSender = mailSender;
    }

    public void sendEmail(String to, String subject, String content) throws MessagingException {
        SimpleMailMessage message = new SimpleMailMessage();
        message.setTo(to);
        message.setSubject(subject);
        message.setText(content);
        mailSender.send(message);
    }
}

Trong đoạn mã trên, chúng ta sử dụng JavaMailSender để gửi email với các thông tin gửi, nhận, tiêu đề và nội dung của email.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tạo một Spring Bean để thực hiện việc gửi email định kỳ sử dụng Spring Scheduler.

@Component
public class EmailScheduler {

    @Autowired
    private EmailService emailService;

    @Scheduled(fixedDelay = 10000)
    public void sendEmail() throws MessagingException {
        String to = "example@gmail.com";
        String subject = "Test Email";
        String content = "This is a test email sent by Spring Scheduler";
        emailService.sendEmail(to, subject, content);
    }
}

Trong đoạn mã trên, chúng ta sử dụng @Scheduled annotation để đặt lịch thực hiện việc gửi email định kỳ. Trong ví dụ này, chúng ta sử dụng fixedDelay = 10000 để thực hiện gửi email mỗi 10 giây.

Bằng cách này, chúng ta đã thực hiện thành công chức năng thông báo email định kỳ sử dụng Spring Scheduler.

Với các hướng dẫn trên, các bạn có thể áp dụng vào ứng dụng của mình và chạy chương trình để kiểm tra kết quả nhé!!

4. Tối ưu hóa hiệu suất

Khi triển khai các tác vụ nền trong ứng dụng Spring, tối ưu hóa hiệu suất là rất quan trọng để đảm bảo rằng ứng dụng của bạn chạy mượt mà và đáp ứng nhanh chóng với các yêu cầu của người dùng. Dưới đây là một số cách để tối ưu hóa hiệu suất của các tác vụ nền trong Spring.

Tối ưu hóa thời gian chờ đợi giữa các tác vụ

Việc đặt khoảng thời gian chờ đợi giữa các tác vụ là cần thiết để tránh tình trạng quá tải cho ứng dụng. Tuy nhiên, nếu thời gian chờ đợi quá lớn, thì ứng dụng sẽ trở nên chậm chạp. Do đó, bạn cần phải tối ưu hóa thời gian chờ đợi giữa các tác vụ để đảm bảo rằng ứng dụng của bạn chạy mượt mà.

Một cách để tối ưu hóa thời gian chờ đợi giữa các tác vụ là sử dụng ThreadPoolTaskScheduler của Spring. ThreadPoolTaskScheduler là một bộ lập lịch dựa trên các luồng, cho phép bạn tạo ra các luồng để thực hiện các tác vụ và quản lý chúng một cách hiệu quả. Bằng cách sử dụng ThreadPoolTaskScheduler, bạn có thể tạo ra các luồng riêng biệt để thực hiện các tác vụ và đặt khoảng thời gian chờ đợi giữa chúng một cách hiệu quả.

Xử lý các tác vụ đồng thời (concurrency)

Khi triển khai các tác vụ nền, việc xử lý các tác vụ đồng thời là cực kỳ quan trọng để tăng hiệu suất của ứng dụng. Tuy nhiên, việc quản lý đồng thời các tác vụ trong ứng dụng Spring có thể khó khăn do sự phức tạp của việc quản lý luồng và bộ nhớ.

Một cách để xử lý các tác vụ đồng thời là sử dụng các công cụ như ExecutorService để quản lý các luồng và phân chia các tác vụ thành các nhóm để tối ưu hóa hiệu suất.

Sử dụng các công cụ hỗ trợ để giám sát và quản lý tác vụ

Để quản lý và giám sát các tác vụ được thực thi bởi Spring Scheduler, chúng ta có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ như:

Spring Boot Actuator: là một framework cung cấp các endpoints để giám sát và quản lý ứng dụng Spring Boot. Spring Boot Actuator cung cấp các endpoint để giám sát các tác vụ được thực thi bởi Spring Scheduler như /actuator/scheduledtasks để hiển thị danh sách các tác vụ đang được lên lịch.

Spring Task Execution and Scheduling: là một gói phần mềm giám sát và quản lý các tác vụ đang được thực thi trong Spring. Nó cung cấp các giao diện và lớp cho phép giám sát và quản lý các tác vụ được thực thi bởi Spring Scheduler.

Quartz Scheduler: là một framework lập lịch mạnh mẽ và linh hoạt cho các ứng dụng Java. Quartz cung cấp nhiều tính năng hỗ trợ giám sát, quản lý và theo dõi các tác vụ được thực thi. Nó cũng có thể được sử dụng để thực hiện các tác vụ đồng thời và xử lý các tác vụ nền trong ứng dụng của bạn.

Micrometer: là một thư viện giám sát hệ thống đa nền tảng cho các ứng dụng Java. Nó cung cấp các hàm tính toán và hỗ trợ cho nhiều ngôn ngữ khác nhau, và cho phép bạn giám sát và theo dõi các chỉ số về hiệu suất, tài nguyên và sự kiện của ứng dụng của bạn.

Prometheus: là một hệ thống giám sát mã nguồn mở được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng cloud-native. Nó cung cấp các công cụ giám sát, phân tích và cảnh báo để giúp bạn theo dõi các chỉ số về hiệu suất, tài nguyên và sự kiện của ứng dụng của bạn.

5. Các câu hỏi thường gặp

Spring Scheduler có khác gì so với các thư viện lập lịch khác trong Java?

Spring Scheduler có tích hợp sẵn trong framework Spring và cung cấp nhiều tính năng hữu ích cho việc lập lịch thực thi các tác vụ nền. Các thư viện lập lịch khác trong Java cũng cung cấp các tính năng tương tự, tuy nhiên chúng không được tích hợp sẵn trong Spring và có thể yêu cầu phải cấu hình thủ công.

Tôi có thể sử dụng Spring Scheduler để lập lịch thực thi các tác vụ đồng thời không?

Có, Spring Scheduler có thể thực thi các tác vụ đồng thời bằng cách sử dụng các phương thức có chứa đánh dấu @Async. Tuy nhiên, để tối ưu hiệu suất, cần phải xử lý các tác vụ đồng thời một cách thông minh và hạn chế sử dụng quá nhiều tài nguyên hệ thống.

Làm thế nào để xử lý các nhiệm vụ không đồng bộ trong Spring Scheduler?

Spring Scheduler hỗ trợ thực thi các tác vụ không đồng bộ bằng cách sử dụng các phương thức có chứa đánh dấu @Async. Để xử lý các nhiệm vụ không đồng bộ, có thể sử dụng các lớp Executor, CompletableFuture hoặc Reactive Streams trong Spring.

Tôi có thể tùy chỉnh khoảng thời gian chờ đợi giữa các lần thực thi các tác vụ không?

Có, Spring Scheduler cung cấp phương thức setFixedRate() để cài đặt khoảng thời gian giữa các lần thực thi các tác vụ không đồng bộ. Ngoài ra, còn có các phương thức khác để tùy chỉnh thời gian chờ đợi giữa các lần thực thi các tác vụ.

6. Kết bài viết

Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Spring Scheduler và cách sử dụng nó trong ứng dụng của bạn. Chúng tôi cũng muốn cảm ơn bạn đã đọc bài viết này và hy vọng bạn sẽ tiếp tục theo dõi các bài viết khác trên trang web của chúng tôi, nếu có thắc mắc gì bạn có thể để lại phản hồi ở dưới để được giải đáp nhé !!