用Redis搞定定时任务起始时间，精准控制不再难

（引用来源：知乎专栏文章《用Redis搞定定时任务起始时间，精准控制不再难》作者：某技术博主）

直接使用操作系统的定时任务，比如Linux里的Cron，有时候会觉得不够灵活，你想让一个任务在每天凌晨2点执行，这很简单，Cron就能搞定，但如果你的服务是分布式的，有好几台机器，问题就来了：你肯定不希望这个任务在每台机器上都同时执行一次，那样就重复了，可能会把数据库搞乱，你只希望有一台机器来执行这个任务，这就叫“分布式环境下的任务幂等性”问题，说白了，就是要保证一个任务即使被多次触发,也只会产生一次效果。

Cron的精度是分钟级别的，如果你想更精确，比如每30秒执行一次，或者甚至秒级触发，Cron就显得有点力不从心了，还有，如果任务的执行时间很长，超过了设定的间隔，Cron可能会傻乎乎地启动新的任务实例，导致任务重叠,这也是个麻烦事。

Redis怎么帮我们解决这些问题呢？Redis不是一个数据库吗？它怎么和定时任务扯上关系了？关键就在于Redis的几个特性：它速度非常快，支持丰富的数据结构，而且最重要的是，它的某些命令可以实现“原子性”操作，原子性就是说，一系列操作要么全部成功，要么全部失败，不会停在中间状态,这在多台机器竞争同一个资源的时候至关重要。

（引用来源：CSDN博客《基于Redis的分布式定时任务设计》）

一个最直接、最简单的思路，就是利用Redis的SETNX命令，这个命令的意思是“当Key不存在时才设置”，我们可以把每个定时任务都设定一个唯一的Key，当任务需要执行的时候，执行任务的机器先去Redis里尝试设置这个Key，如果设置成功了，那就说明它是第一个来的“幸运儿”，由它来执行任务，如果设置失败（Key已经存在），说明已经有别的机器在执行了,自己就直接放弃。

举个例子，比如我们有一个“每日数据统计”任务，它的Key可以叫task:daily_stats:20231027（加上日期防止重复），每天凌晨，集群里的机器都会跑来尝试设置这个Key，只有一台机器会成功，它设置成功后，可能会给这个Key设置一个过期时间，比如23小时，然后开始干活，其他机器看到Key已经存在，就知道今天已经有人做统计了，自己就不用管了,这样就完美解决了多台机器重复执行的问题。

这个方法只解决了“谁来做”的问题，任务的触发还是靠Cron这类外部触发器，如果我们想实现更精细的时间控制，比如每隔20秒检查一次有没有新订单需要处理，该怎么办呢？这时候，Redis的“有序集合”数据结构就派上大用场了。

（引用来源：GitHub上一个开源分布式任务调度框架的Wiki文档）

我们可以用有序集合来做一个“延迟队列”，有序集合的每个成员都有一个分数（Score），Redis可以根据这个分数从小到大排序，我们可以把分数设置为任务想要执行的时间戳（希望10秒后执行，分数就是当前时间戳+10000毫秒）,成员则存储任务的具体内容。

我们启动一个独立的进程或者线程，让它不停地去检查这个有序集合，怎么检查呢？使用ZRANGEBYSCORE命令，查询分数小于等于当前时间戳的所有成员，这些就是已经到点、应该被执行的任务，把这个任务取出来，交给工作线程去执行，同时从有序集合中删除这个任务,防止被重复执行。

这个过程同样要注意原子性，避免任务被多个工作进程同时取到，可以使用Redis的Lua脚本，把查询和删除的操作绑在一起，变成一个原子操作,这样就万无一失了。

通过这种“有序集合 + 轮询”的方式，我们就不再依赖外部的Cron了，我们可以自由地控制轮询的频率，达到秒级甚至更细的精度，我们可以动态地向这个有序集合里添加任务,实现非常灵活的调度。

除了上面两种方法，Redis的“键空间通知”功能也能用于实现定时任务，你可以给一个Key设置一个过期时间，比如10秒，当这个Key过期时，Redis可以发布一个消息到特定的频道，你的应用程序可以订阅这个频道，一收到消息，就知道10秒时间到了，可以执行相应的动作了，这有点像设置了一个“闹钟”，不过这种方式通常用于一次性的延迟任务,对于周期性任务不如有序集合那么方便。

用Redis来管理定时任务，给我们带来了几个巨大的好处：第一，利用Redis的原子操作和分布式锁特性，轻松实现了分布式环境下的任务唯一执行，避免了混乱，第二，利用有序集合等数据结构，我们可以实现比Cron灵活得多、精确得多的时间控制，从分钟级到秒级都可以，第三，整个方案的可扩展性很强,能够适应业务量的增长。

天下没有免费的午餐，引入Redis也增加了系统的复杂性，你需要维护Redis服务的高可用性，否则定时任务就会瘫痪，自己基于Redis实现一套完整的定时任务调度，需要处理好各种边界情况，比如任务执行失败的重试、任务的持久化（防止Redis重启数据丢失）等，对于非常复杂的调度需求，可能使用现成的分布式任务调度框架（比如XXL-Job、Elastic-Job）会更省心，但这些框架的底层，很多也借鉴了类似Redis这样的中间件思想，理解了Redis在定时任务中的应用原理，无论是自己动手实现，还是理解和选用其他框架,都会非常有帮助。

（引用来源：综合上述提及的知乎专栏、CSDN博客及开源项目文档中的核心思想）