Go 每日一库之 cron（github每日一题）

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以下文章来源于GoUpUp ，作者大俊

简介

cron一个用于管理定时任务的库，用 Go 实现 Linux 中crontab这个命令的效果。之前我们也介绍过一个类似的 Go 库——gron。gron代码小巧，用于学习是比较好的。但是它功能相对简单些，并且已经不维护了。如果有定时任务需求，还是建议使用cron。

快速使用

文本代码使用 Go Modules。

创建目录并初始化：

$ mkdir cron && cd cron
$ go mod init github.com/darjun/go-daily-lib/cron

安装cron，目前最新稳定版本为 v3：

$ go get -u github.com/robfig/cron/v3

使用：

package main

import (
  "fmt"
  "time"

  "github.com/robfig/cron/v3"
)

func main() {
  c := cron.New()

  c.AddFunc("@every 1s", func() {
    fmt.Println("tick every 1 second")
  })

  c.Start()
  time.Sleep(time.Second * 5)
}

使用非常简单，创建cron对象，这个对象用于管理定时任务。

调用cron对象的AddFunc()方法向管理器中添加定时任务。AddFunc()接受两个参数，参数 1 以字符串形式指定触发时间规则，参数 2 是一个无参的函数，每次触发时调用。@every 1s表示每秒触发一次，@every后加一个时间间隔，表示每隔多长时间触发一次。例如@every 1h表示每小时触发一次，@every 1m2s表示每隔 1 分 2 秒触发一次。time.ParseDuration()支持的格式都可以用在这里。

调用c.Start()启动定时循环。

注意一点，因为c.Start()启动一个新的 goroutine 做循环检测，我们在代码最后加了一行time.Sleep(time.Second * 5)防止主 goroutine 退出。

运行效果，每隔 1s 输出一行字符串：

$ go run main.go
tick every 1 second
tick every 1 second
tick every 1 second
tick every 1 second
tick every 1 second

时间格式

与Linux 中crontab命令相似，cron库支持用 5 个空格分隔的域来表示时间。这 5 个域含义依次为：

  • Minutes：分钟，取值范围[0-59]，支持特殊字符* / , -；
  • Hours：小时，取值范围[0-23]，支持特殊字符* / , -；
  • Day of month：每月的第几天，取值范围[1-31]，支持特殊字符* / , – ?；
  • Month：月，取值范围[1-12]或者使用月份名字缩写[JAN-DEC]，支持特殊字符* / , -；
  • Day of week：周历，取值范围[0-6]或名字缩写[JUN-SAT]，支持特殊字符* / , – ?。

注意，月份和周历名称都是不区分大小写的，也就是说SUN/Sun/sun表示同样的含义（都是周日）。

特殊字符含义如下：

  • *：使用*的域可以匹配任何值，例如将月份域（第 4 个）设置为*，表示每个月；
  • /：用来指定范围的步长，例如将小时域（第 2 个）设置为3-59/15表示第 3 分钟触发，以后每隔 15 分钟触发一次，因此第 2 次触发为第 18 分钟，第 3 次为 33 分钟。。。直到分钟大于 59；
  • ,：用来列举一些离散的值和多个范围，例如将周历的域（第 5 个）设置为MON,WED,FRI表示周一、三和五；
  • -：用来表示范围，例如将小时的域（第 1 个）设置为9-17表示上午 9 点到下午 17 点（包括 9 和 17）；
  • ?：只能用在月历和周历的域中，用来代替*，表示每月/周的任意一天。

了解规则之后，我们可以定义任意时间：

  • 30 * * * *：分钟域为 30，其他域都是*表示任意。每小时的 30 分触发；
  • 30 3-6,20-23 * * *：分钟域为 30，小时域的3-6,20-23表示 3 点到 6 点和 20 点到 23 点。3,4,5,6,20,21,22,23 时的 30 分触发；
  • 0 0 1 1 *：1（第 4 个） 月 1（第 3 个） 号的 0（第 2 个） 时 0（第 1 个） 分触发。

记熟了这几个域的顺序，再多练习几次很容易就能掌握格式。熟悉规则了之后，就能熟练使用crontab命令了。

func main() {
  c := cron.New()

  c.AddFunc("30 * * * *", func() {
    fmt.Println("Every hour on the half hour")
  })

  c.AddFunc("30 3-6,20-23 * * *", func() {
    fmt.Println("On the half hour of 3-6am, 8-11pm")
  })

  c.AddFunc("0 0 1 1 *", func() {
    fmt.Println("Jun 1 every year")
  })

  c.Start()

  for {
    time.Sleep(time.Second)
  }
}

预定义时间规则

为了方便使用，cron预定义了一些时间规则：

  • @yearly：也可以写作@annually，表示每年第一天的 0 点。等价于0 0 1 1 *；
  • @monthly：表示每月第一天的 0 点。等价于0 0 1 * *；
  • @weekly：表示每周第一天的 0 点，注意第一天为周日，即周六结束，周日开始的那个 0 点。等价于0 0 * * 0；
  • @daily：也可以写作@midnight，表示每天 0 点。等价于0 0 * * *；
  • @hourly：表示每小时的开始。等价于0 * * * *。

例如：

func main() {
  c := cron.New()

  c.AddFunc("@hourly", func() {
    fmt.Println("Every hour")
  })

  c.AddFunc("@daily", func() {
    fmt.Println("Every day on midnight")
  })

  c.AddFunc("@weekly", func() {
    fmt.Println("Every week")
  })

  c.Start()

  for {
    time.Sleep(time.Second)
  }
}

上面代码只是演示用法，实际运行可能要等待非常长的时间才能有输出。

固定时间间隔

cron支持固定时间间隔，格式为：

@every <duration>

含义为每隔duration触发一次。<duration>会调用time.ParseDuration()函数解析，所以ParseDuration支持的格式都可以。例如1h30m10s。在快速开始部分，我们已经演示了@every的用法了，这里就不赘述了。

时区

默认情况下，所有时间都是基于当前时区的。当然我们也可以指定时区，有 2 两种方式：

  • 在时间字符串前面添加一个CRON_TZ= + 具体时区，具体时区的格式在之前carbon的文章中有详细介绍。东京时区为Asia/Tokyo，纽约时区为America/New_York；
  • 创建cron对象时增加一个时区选项cron.WithLocation(location)，location为time.LoadLocation(zone)加载的时区对象，zone为具体的时区格式。或者调用已创建好的cron对象的SetLocation()方法设置时区。

示例：

func main() {
  nyc, _ := time.LoadLocation("America/New_York")
  c := cron.New(cron.WithLocation(nyc))
  c.AddFunc("0 6 * * ?", func() {
    fmt.Println("Every 6 o'clock at New York")
  })

  c.AddFunc("CRON_TZ=Asia/Tokyo 0 6 * * ?", func() {
    fmt.Println("Every 6 o'clock at Tokyo")
  })

  c.Start()

  for {
    time.Sleep(time.Second)
  }
}

Job接口

除了直接将无参函数作为回调外，cron还支持Job接口：

// cron.go
type Job interface {
  Run()
}

我们定义一个实现接口Job的结构：

type GreetingJob struct {
  Name string
}

func (g GreetingJob) Run() {
  fmt.Println("Hello ", g.Name)
}

调用cron对象的AddJob()方法将GreetingJob对象添加到定时管理器中：

func main() {
  c := cron.New()
  c.AddJob("@every 1s", GreetingJob{"dj"})
  c.Start()

  time.Sleep(5 * time.Second)
}

运行效果：

$ go run main.go
Hello  dj
Hello  dj
Hello  dj
Hello  dj
Hello  dj

使用自定义的结构可以让任务携带状态（Name字段）。

实际上AddFunc()方法内部也调用了AddJob()方法。首先，cron基于func()类型定义一个新的类型FuncJob：

// cron.go
type FuncJob func()

然后让FuncJob实现Job接口：

// cron.go
func (f FuncJob) Run() {
  f()
}

在AddFunc()方法中，将传入的回调转为FuncJob类型，然后调用AddJob()方法：

func (c *Cron) AddFunc(spec string, cmd func()) (EntryID, error) {
  return c.AddJob(spec, FuncJob(cmd))
}

线程安全

cron会创建一个新的 goroutine 来执行触发回调。如果这些回调需要并发访问一些资源、数据，我们需要显式地做同步。

自定义时间格式

cron支持灵活的时间格式，如果默认的格式不能满足要求，我们可以自己定义时间格式。时间规则字符串需要cron.Parser对象来解析。我们先来看看默认的解析器是如何工作的。

首先定义各个域：

// parser.go
const (
  Second         ParseOption = 1 << iota
  SecondOptional                        
  Minute                                
  Hour                                  
  Dom                                   
  Month                                 
  Dow                                   
  DowOptional                           
  Descriptor                            
)

除了Minute/Hour/Dom(Day of month)/Month/Dow(Day of week)外，还可以支持Second。相对顺序都是固定的：

// parser.go
var places = []ParseOption{
  Second,
  Minute,
  Hour,
  Dom,
  Month,
  Dow,
}

var defaults = []string{
  "0",
  "0",
  "0",
  "*",
  "*",
  "*",
}

默认的时间格式使用 5 个域。

我们可以调用cron.NewParser()创建自己的Parser对象，以位格式传入使用哪些域，例如下面的Parser使用 6 个域，支持Second（秒）：

parser := cron.NewParser(
  cron.Second | cron.Minute | cron.Hour | cron.Dom | cron.Month | cron.Dow | cron.Descriptor,
)

调用cron.WithParser(parser)创建一个选项传入构造函数cron.New()，使用时就可以指定秒了：

c := cron.New(cron.WithParser(parser))
c.AddFunc("1 * * * * *", func () {
  fmt.Println("every 1 second")
})
c.Start()

这里时间格式必须使用 6 个域，顺序与上面的const定义一致。

因为上面的时间格式太常见了，cron定义了一个便捷的函数：

// option.go
func WithSeconds() Option {
  return WithParser(NewParser(
    Second | Minute | Hour | Dom | Month | Dow | Descriptor,
  ))
}

注意Descriptor表示对@every/@hour等的支持。有了WithSeconds()，我们不用手动创建Parser对象了：

c := cron.New(cron.WithSeconds())

选项

cron对象创建使用了选项模式，我们前面已经介绍了 3 个选项：

  • WithLocation：指定时区；
  • WithParser：使用自定义的解析器；
  • WithSeconds：让时间格式支持秒，实际上内部调用了WithParser。

cron还提供了另外两种选项：

  • WithLogger：自定义Logger；
  • WithChain：Job 包装器。

WithLogger

WithLogger可以设置cron内部使用我们自定义的Logger：

func main() {
  c := cron.New(
    cron.WithLogger(
      cron.VerbosePrintfLogger(log.New(os.Stdout, "cron: ", log.LstdFlags))))
  c.AddFunc("@every 1s", func() {
    fmt.Println("hello world")
  })
  c.Start()

  time.Sleep(5 * time.Second)
}

上面调用cron.VerbosPrintfLogger()包装log.Logger，这个logger会详细记录cron内部的调度过程：

$ go run main.go
cron: 2020/06/26 07:09:14 start
cron: 2020/06/26 07:09:14 schedule, now=2020-06-26T07:09:14+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:15+08:00
cron: 2020/06/26 07:09:15 wake, now=2020-06-26T07:09:15+08:00
cron: 2020/06/26 07:09:15 run, now=2020-06-26T07:09:15+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:16+08:00
hello world
cron: 2020/06/26 07:09:16 wake, now=2020-06-26T07:09:16+08:00
cron: 2020/06/26 07:09:16 run, now=2020-06-26T07:09:16+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:17+08:00
hello world
cron: 2020/06/26 07:09:17 wake, now=2020-06-26T07:09:17+08:00
cron: 2020/06/26 07:09:17 run, now=2020-06-26T07:09:17+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:18+08:00
hello world
cron: 2020/06/26 07:09:18 wake, now=2020-06-26T07:09:18+08:00
hello world
cron: 2020/06/26 07:09:18 run, now=2020-06-26T07:09:18+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:19+08:00
cron: 2020/06/26 07:09:19 wake, now=2020-06-26T07:09:19+08:00
hello world
cron: 2020/06/26 07:09:19 run, now=2020-06-26T07:09:19+08:00, entry=1, next=2020-06-26T07:09:20+08:0

我们看看默认的Logger是什么样的：

// logger.go
var DefaultLogger Logger = PrintfLogger(log.New(os.Stdout, "cron: ", log.LstdFlags))

func PrintfLogger(l interface{ Printf(string, ...interface{}) }) Logger {
  return printfLogger{l, false}
}

func VerbosePrintfLogger(l interface{ Printf(string, ...interface{}) }) Logger {
  return printfLogger{l, true}
}

type printfLogger struct {
  logger  interface{ Printf(string, ...interface{}) }
  logInfo bool
}

WithChain

Job 包装器可以在执行实际的Job前后添加一些逻辑：

  • 捕获panic；
  • 如果Job上次运行还未结束，推迟本次执行;
  • 如果Job上次运行还未介绍，跳过本次执行；
  • 记录每个Job的执行情况。

我们可以将Chain类比为 Web 处理器的中间件。实际上就是在Job的执行逻辑外在封装一层逻辑。我们的封装逻辑需要写成一个函数，传入一个Job类型，返回封装后的Job。cron为这种函数定义了一个类型JobWrapper：

// chain.go
type JobWrapper func(Job) Job

然后使用一个Chain对象将这些JobWrapper组合到一起：

type Chain struct {
  wrappers []JobWrapper
}

func NewChain(c ...JobWrapper) Chain {
  return Chain{c}
}

调用Chain对象的Then(job)方法应用这些JobWrapper，返回最终的`Job：

func (c Chain) Then(j Job) Job {
  for i := range c.wrappers {
    j = c.wrappers[len(c.wrappers)-i-1](j)
  }
  return j
}

注意应用JobWrapper的顺序。

内置JobWrapper

cron内置了 3 个用得比较多的JobWrapper：

  • Recover：捕获内部Job产生的 panic；
  • DelayIfStillRunning：触发时，如果上一次任务还未执行完成（耗时太长），则等待上一次任务完成之后再执行；
  • SkipIfStillRunning：触发时，如果上一次任务还未完成，则跳过此次执行。

下面分别介绍。

Recover

先看看如何使用：

type panicJob struct {
  count int
}

func (p *panicJob) Run() {
  p.count++
  if p.count == 1 {
    panic("oooooooooooooops!!!")
  }

  fmt.Println("hello world")
}

func main() {
  c := cron.New()
  c.AddJob("@every 1s", cron.NewChain(cron.Recover(cron.DefaultLogger)).Then(&panicJob{}))
  c.Start()

  time.Sleep(5 * time.Second)
}

panicJob在第一次触发时，触发了panic。因为有cron.Recover()保护，后续任务还能执行：

go run main.go
cron: 2020/06/27 14:02:00 panic, error=oooooooooooooops!!!, stack=...
goroutine 18 [running]:
github.com/robfig/cron/v3.Recover.func1.1.1(0x514ee0, 0xc0000044a0)
        D:/code/golang/pkg/mod/github.com/robfig/cron/[email protected]/chain.go:45 +0xbc
panic(0x4cf380, 0x513280)
        C:/Go/src/runtime/panic.go:969 +0x174
main.(*panicJob).Run(0xc0000140e8)
        D:/code/golang/src/github.com/darjun/go-daily-lib/cron/recover/main.go:17 +0xba
github.com/robfig/cron/v3.Recover.func1.1()
        D:/code/golang/pkg/mod/github.com/robfig/cron/[email protected]/chain.go:53 +0x6f
github.com/robfig/cron/v3.FuncJob.Run(0xc000070390)
        D:/code/golang/pkg/mod/github.com/robfig/cron/[email protected]/cron.go:136 +0x2c
github.com/robfig/cron/v3.(*Cron).startJob.func1(0xc00005c0a0, 0x514d20, 0xc000070390)
        D:/code/golang/pkg/mod/github.com/robfig/cron/[email protected]/cron.go:312 +0x68
created by github.com/robfig/cron/v3.(*Cron).startJob
        D:/code/golang/pkg/mod/github.com/robfig/cron/[email protected]/cron.go:310 +0x7a
hello world
hello world
hello world
hello world

我们看看cron.Recover()的实现，很简单：

// cron.go
func Recover(logger Logger) JobWrapper {
  return func(j Job) Job {
    return FuncJob(func() {
      defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
          const size = 64 << 10
          buf := make([]byte, size)
          buf = buf[:runtime.Stack(buf, false)]
          err, ok := r.(error)
          if !ok {
            err = fmt.Errorf("%v", r)
          }
          logger.Error(err, "panic", "stack", "...\n"+string(buf))
        }
      }()
      j.Run()
    })
  }
}

就是在执行内层的Job逻辑前，添加recover()调用。如果Job.Run()执行过程中有panic。这里的recover()会捕获到，输出调用堆栈。

DelayIfStillRunning

还是先看如何使用：

type delayJob struct {
  count int
}

func (d *delayJob) Run() {
  time.Sleep(2 * time.Second)
  d.count++
  log.Printf("%d: hello world\n", d.count)
}

func main() {
  c := cron.New()
  c.AddJob("@every 1s", cron.NewChain(cron.DelayIfStillRunning(cron.DefaultLogger)).Then(&delayJob{}))
  c.Start()

  time.Sleep(10 * time.Second)
}

上面我们在Run()中增加了一个 2s 的延迟，输出中间隔变为 2s，而不是定时的 1s：

nbsp;go run main.go 
2020/06/27 14:11:16 1: hello world
2020/06/27 14:11:18 2: hello world
2020/06/27 14:11:20 3: hello world
2020/06/27 14:11:22 4: hello world

看看源码：

// chain.go
func DelayIfStillRunning(logger Logger) JobWrapper {
  return func(j Job) Job {
    var mu sync.Mutex
    return FuncJob(func() {
      start := time.Now()
      mu.Lock()
      defer mu.Unlock()
      if dur := time.Since(start); dur > time.Minute {
        logger.Info("delay", "duration", dur)
      }
      j.Run()
    })
  }
}

首先定义一个该任务共用的互斥锁sync.Mutex，每次执行任务前获取锁，执行结束之后释放锁。所以在上一个任务结束前，下一个任务获取锁是无法成功的，从而保证的任务的串行执行。

SkipIfStillRunning

还是先看看如何使用：

type skipJob struct {
  count int32
}

func (d *skipJob) Run() {
  atomic.AddInt32(&d.count, 1)
  log.Printf("%d: hello world\n", d.count)
  if atomic.LoadInt32(&d.count) == 1 {
    time.Sleep(2 * time.Second)
  }
}

func main() {
  c := cron.New()
  c.AddJob("@every 1s", cron.NewChain(cron.SkipIfStillRunning(cron.DefaultLogger)).Then(&skipJob{}))
  c.Start()

  time.Sleep(10 * time.Second)
}

输出：

nbsp;go run main.go
2020/06/27 14:22:07 1: hello world
2020/06/27 14:22:10 2: hello world
2020/06/27 14:22:11 3: hello world
2020/06/27 14:22:12 4: hello world
2020/06/27 14:22:13 5: hello world
2020/06/27 14:22:14 6: hello world
2020/06/27 14:22:15 7: hello world
2020/06/27 14:22:16 8: hello world

注意观察时间，第一个与第二个输出之间相差 3s，因为跳过了两次执行。

注意DelayIfStillRunning与SkipIfStillRunning是有本质上的区别的，前者DelayIfStillRunning只要时间足够长，所有的任务都会按部就班地完成，只是可能前一个任务耗时过长，导致后一个任务的执行时间推迟了一点。SkipIfStillRunning会跳过一些执行。

看看源码：

func SkipIfStillRunning(logger Logger) JobWrapper {
  return func(j Job) Job {
    var ch = make(chan struct{}, 1)
    ch <- struct{}{}
    return FuncJob(func() {
      select {
      case v := <-ch:
        j.Run()
        ch <- v
      default:
        logger.Info("skip")
      }
    })
  }
}

定义一个该任务共用的缓存大小为 1 的通道chan struct{}。执行任务时，从通道中取值，如果成功，执行，否则跳过。执行完成之后再向通道中发送一个值，确保下一个任务能执行。初始发送一个值到通道中，保证第一个任务的执行。

总结

cron实现比较小巧，且优雅，代码行数也不多，非常值得一看！

大家如果发现好玩、好用的 Go 语言库，欢迎到 Go 每日一库 GitHub 上提交 issue

参考

  1. cron GitHub：https://github.com/robfig/cron
  2. Go 每日一库之 carbon：https://darjun.github.io/2020/02/14/godailylib/carbon/
  3. Go 每日一库之 gron：https://darjun.github.io/2020/04/20/godailylib/gron/
  4. Go 每日一库 GitHub：https://github.com/darjun/go-daily-lib

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