Java開發過程中經常會用到定時任務job的場景，比如定時處理數據報表等問題，開源作業調度框架也非常多，常用的開源作業調度框架有：Spring Task、Quartz和xxl-job等。各個框架的具體使用不再這里討論，這里主要討論一下其中cron表達式的計算應用，xk-time中的應用。
1.Spring Task中cron表達式的計算應用
1.1 源碼
Spring Task包含在spring-context的jar包中，org.springframework.scheduling.support.CronSequenceGenerator類。
（1）基本屬性，秒 分 小時 月份中的日期 月份 星期中的星期 總共6位
public class CronSequenceGenerator { private final String expression;//cron表達式 private final TimeZone timeZone;//時區 private final BitSet months = new BitSet(12);//月 private final BitSet daysOfMonth = new BitSet(31);//日 private final BitSet daysOfWeek = new BitSet(7);//星期 private final BitSet hours = new BitSet(24);//小時 private final BitSet minutes = new BitSet(60);//分鍾 private final BitSet seconds = new BitSet(60);//秒
（2）表達式中支持的特殊字符:, - * ? / 分別是枚舉，范圍，任意值，任意值，間隔，不同字段使用有所區別，后面詳細說明。
詳細見 org.springframework.scheduling.support.CronSequenceGenerator.parse(String)
2.Quartz和xxl-job中cron表達式的計算應用
Quartz中的是org.quartz.CronExpression 在所有的cron表達式中使用比較廣泛，xxl-job中借用了Quartz中的CronExpression com.xxl.job.admin.core.cron.CronExpression。
2.1 源碼
（1）基本屬性，秒 分鍾 小時 天 月份 星期 年 總共7位，比SpringTask多一位年
private final String cronExpression;//cron表達式 private TimeZone timeZone = null;//時區 protected transient TreeSet<Integer> seconds;//秒 protected transient TreeSet<Integer> minutes;//分鍾 protected transient TreeSet<Integer> hours;//小時 protected transient TreeSet<Integer> daysOfMonth;//天 protected transient TreeSet<Integer> months;//月 protected transient TreeSet<Integer> daysOfWeek;//星期 protected transient TreeSet<Integer> years;//年
（2）表達式中支持的特殊字符:, - * ? / L W #分別是枚舉，范圍，任意值，任意值，間隔，最后，有效工作日(周一到周五)，每個月第幾個星期幾，不同字段使用有所區別，后面詳細說明。比SpringTask多了3個 L W #。
詳細見 org.quartz.CronExpression.buildExpression(String)
3.Cron表達式規則詳解
從1和2中源碼看出，Spring Task中cron規則為Quartz的子集。Quartz的使用更為廣泛。下面以Quartz為例介紹：
Cron表達式是一個字符串，字符串以5或6個空格隔開，分為6或7個域，每一個域代表一個含義，Cron有如下語法格式：
seconds minutes hours daysOfMonth months daysOfWeek years（可選） 其中years為可選。
3.1、結構
corn從左到右（用空格隔開）：秒 分 小時 日期 月份 星期 年份
3.2、各字段的含義
| 字段 | 允許值 | 允許的特殊字符 |
| 秒（Seconds） | 0~59的整數 | , - * / 四個字符 |
| 分（Minutes） | 0~59的整數 | , - * / 四個字符 |
| 小時（Hours） | 0~23的整數 | , - * / 四個字符 |
| 日期（DayofMonth） | 1~31的整數（但是你需要考慮你月的天數） | ,- * ? / L W C 八個字符 |
| 月份（Months） | 1~12的整數或者 JAN-DEC | , - * / 四個字符 |
| 星期（DayofWeek） | 1~7的整數或者 SUN-SAT （1=SUN） | , - * ? / L C # 八個字符 |
| 年(可選，留空)（Years） | 1970~2099 | , - * / 四個字符 |
注意事項：
每一個域都使用數字，但還可以出現如下特殊字符，它們的含義是：
（1）*：表示匹配該域的任意值。假如在Minutes域使用*, 即表示每分鍾都會觸發事件。
（2）?：只能用在DayofMonth和DayofWeek兩個域。它也匹配域的任意值，但實際不會。因為DayofMonth和DayofWeek會相互影響。例如想在每月的20日觸發調度，不管20日到底是星期幾，則只能使用如下寫法： 13 13 15 20 * ?, 其中最后一位只能用？，而不能使用*，如果使用*表示不管星期幾都會觸發，實際上並不是這樣。
（3）-：表示范圍。例如在Minutes域使用5-20，表示從5分到20分鍾每分鍾觸發一次
（4）/：表示起始時間開始觸發，然后每隔固定時間觸發一次。例如在Minutes域使用5/20,則意味着5分鍾觸發一次，而25，45等分別觸發一次.
（5）,：表示列出枚舉值。例如：在Minutes域使用5,20，則意味着在5和20分每分鍾觸發一次。
（6）L：表示最后，只能出現在DayofWeek和DayofMonth域。如果在DayofWeek域使用5L,意味着在最后的一個星期四觸發。
（7）W:表示有效工作日(周一到周五),只能出現在DayofMonth域，系統將在離指定日期的最近的有效工作日觸發事件。例如：在 DayofMonth使用5W，如果5日是星期六，則將在最近的工作日：星期五，即4日觸發。如果5日是星期天，則在6日(周一)觸發；如果5日在星期一到星期五中的一天，則就在5日觸發。另外一點，W的最近尋找不會跨過月份 。
（8）LW:這兩個字符可以連用，表示在某個月最后一個工作日，即最后一個星期五。
（9）#:用於確定每個月第幾個星期幾，只能出現在DayofMonth域。例如在4#2，表示某月的第二個星期三。
3.3、常用表達式例子
（1）0 0 2 1 * ? * 表示在每月的1日的凌晨2點調整任務
（2）0 15 10 ? * MON-FRI 表示周一到周五每天上午10:15執行作業
（3）0 15 10 ? * 6L 2002-2006 表示2002-2006年的每個月的最后一個星期五上午10:15執行作
（4）0 0 10,14,16 * * ? 每天上午10點，下午2點，4點
（5）0 0/30 9-17 * * ? 朝九晚五工作時間內每半小時
（6）0 0 12 ? * WED 表示每個星期三中午12點
（7）0 0 12 * * ? 每天中午12點觸發
（8）0 15 10 ? * * 每天上午10:15觸發
（9）0 15 10 * * ? 每天上午10:15觸發
（10）0 15 10 * * ? * 每天上午10:15觸發
（11）0 15 10 * * ? 2005 2005年的每天上午10:15觸發
（12）0 * 14 * * ? 在每天下午2點到下午2:59期間的每1分鍾觸發
（13）0 0/5 14 * * ? 在每天下午2點到下午2:55期間的每5分鍾觸發
（14）0 0/5 14,18 * * ? 在每天下午2點到2:55期間和下午6點到6:55期間的每5分鍾觸發
（15）0 0-5 14 * * ? 在每天下午2點到下午2:05期間的每1分鍾觸發
（16）0 10,44 14 ? 3 WED 每年三月的星期三的下午2:10和2:44觸發
（17）0 15 10 ? * MON-FRI 周一至周五的上午10:15觸發
（18）0 15 10 15 * ? 每月15日上午10:15觸發
（19）0 15 10 L * ? 每月最后一日的上午10:15觸發
（20）0 15 10 ? * 6L 每月的最后一個星期五上午10:15觸發
（21）0 15 10 ? * 6L 2002-2005 2002年至2005年的每月的最后一個星期五上午10:15觸發
（22）0 15 10 ? * 6#3 每月的第三個星期五上午10:15觸發
注：
（1）有些子表達式能包含一些范圍或列表
例如：子表達式（天（星期））可以為 “MON-FRI”，“MON，WED，FRI”，“MON-WED,SAT”
“*”字符代表所有可能的值
因此，“*”在子表達式（月）里表示每個月的含義，“*”在子表達式（天（星期））表示星期的每一天
“/”字符用來指定數值的增量
例如：在子表達式（分鍾）里的“0/15”表示從第0分鍾開始，每15分鍾
在子表達式（分鍾）里的“3/20”表示從第3分鍾開始，每20分鍾（它和“3，23，43”）的含義一樣
“？”字符僅被用於天（月）和天（星期）兩個子表達式，表示不指定值
當2個子表達式其中之一被指定了值以后，為了避免沖突，需要將另一個子表達式的值設為“？”
“L” 字符僅被用於天（月）和天（星期）兩個子表達式，它是單詞“last”的縮寫
但是它在兩個子表達式里的含義是不同的。
在天（月）子表達式中，“L”表示一個月的最后一天
在天（星期）自表達式中，“L”表示一個星期的最后一天，也就是SAT
如果在“L”前有具體的內容，它就具有其他的含義了
例如：“6L”表示這個月的倒數第６天，“FRIL”表示這個月的最一個星期五
注意：在使用“L”參數時，不要指定列表或范圍，因為這會導致問題
4.xk-time中的cron表達式工具 CronExpressionUtil
本來想在xk-time中自己實現cron表達式解析和計算，但cron表達式是一個標准，有成熟的實現方案，並且后續維護也是問題，xxl-job其中使用了Quartz，Quartz會不斷維護相關源碼，這里也使用Quartz的CronExpression，並會定期根據Quartz更新代碼。
包含
（1）驗證和格式化Cron表達式方法，isValidExpression和formatExpression。
（2）生成下一個或多個執行時間方法，getNextTime和getNextTimeList。
（3）生成下一個或多個執行時間的日期格式化（yyyy-MM-dd HH:mm:ss）方法，getNextTimeStr和getNextTimeStrList。
（4）對比Cron表達式下一個執行時間是否與指定date相等方法，isSatisfiedBy。
注意： 底層使用 quartz的CronExpression處理。
4.1 源碼
package com.xkzhangsan.time.cron; import java.text.ParseException; import java.util.ArrayList; import java.util.Date; import java.util.List; import com.xkzhangsan.time.formatter.DateTimeFormatterUtil; import com.xkzhangsan.time.utils.CollectionUtil; /** * Cron表達式工具 * 包含 * 1.驗證和格式化Cron表達式方法，isValidExpression和formatExpression * 2.生成下一個或多個執行時間方法，getNextTime和getNextTimeList * 3.生成下一個或多個執行時間的日期格式化（yyyy-MM-dd HH:mm:ss）方法，getNextTimeStr和getNextTimeStrList * 4.對比Cron表達式下一個執行時間是否與指定date相等方法，isSatisfiedBy * * @ClassName: CronExpressionUtil * @Description: CronExpressionUtil * @author xkzhangsan * @date 2020年4月16日 * *使用 quartz CronExpression */ public class CronExpressionUtil { private CronExpressionUtil(){ } /** * 驗證Cron表達式 * @param cronExpression * @return */ public static boolean isValidExpression(String cronExpression){ return CronExpression.isValidExpression(cronExpression); } /** * 格式化Cron表達式 * @param cronExpression * @return */ public static String formatExpression(String cronExpression){ try { return new CronExpression(cronExpression).toString(); } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } /** * 生成下一個執行時間 * @param cronExpression * @param date * @return */ public static Date getNextTime(String cronExpression, Date date){ try { if(date != null){ return new CronExpression(cronExpression).getNextValidTimeAfter(date); }else{ return new CronExpression(cronExpression).getNextValidTimeAfter(new Date()); } } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } /** * 生成下一個執行時間 * @param cronExpression * @return */ public static Date getNextTime(String cronExpression){ return getNextTime(cronExpression, null); } /** * 生成下一個執行時間的日期格式化 * @param cronExpression * @param date * @return 返回格式化時間 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static String getNextTimeStr(String cronExpression, Date date){ return DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(getNextTime(cronExpression, date)); } /** * 生成下一個執行時間的日期格式化 * @param cronExpression * @return 返回格式化時間 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static String getNextTimeStr(String cronExpression){ return getNextTimeStr(cronExpression, null); } /** * 生成多個執行時間 * @param cronExpression * @param date * @param num * @return */ public static List<Date> getNextTimeList(String cronExpression, Date date, int num){ List<Date> dateList = new ArrayList<>(); if(num < 1){ throw new RuntimeException("num must be greater than 0"); } Date startDate = date != null ? date : new Date(); for(int i=0; i<num; i++){ startDate = getNextTime(cronExpression, startDate); if(startDate != null){ dateList.add(startDate); } } return dateList; } /** * 生成多個執行時間 * @param cronExpression * @param num * @return */ public static List<Date> getNextTimeList(String cronExpression, int num){ return getNextTimeList(cronExpression, null, num); } /** * 生成多個執行時間的日期格式化 * @param cronExpression * @param date * @param num * @return 返回格式化時間 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static List<String> getNextTimeStrList(String cronExpression, Date date, int num){ List<String> dateStrList = new ArrayList<>(); List<Date> dateList = getNextTimeList(cronExpression, date, num); if(CollectionUtil.isNotEmpty(dateList)){ dateList.stream().forEach(d->{ String dateStr = DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(d); dateStrList.add(dateStr); }); } return dateStrList; } /** * 生成多個執行時間的日期格式化 * @param cronExpression * @param num * @return 返回格式化時間 yyyy-MM-dd HH:mm:ss */ public static List<String> getNextTimeStrList(String cronExpression, int num){ return getNextTimeStrList(cronExpression, null, num); } /** * 對比Cron表達式下一個執行時間是否與指定date相等 * @param cronExpression * @param date * @return */ public static boolean isSatisfiedBy(String cronExpression, Date date){ try { return new CronExpression(cronExpression).isSatisfiedBy(date); } catch (ParseException e) { throw new RuntimeException(e.getMessage()); } } }
4.2 測試代碼
package com.xkzhangsan.time.test; import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.Date; import java.util.List; import org.junit.Test; import com.xkzhangsan.time.cron.CronExpressionUtil; import com.xkzhangsan.time.formatter.DateTimeFormatterUtil; public class CronExpressionTest { /** * Cron表達式工具測試 */ @Test public void cronExpressionTest(){ //驗證cron,0 0 2 1 * ? * 表示在每月的1日的凌晨2點觸發 System.out.println(CronExpressionUtil.isValidExpression("0 0 2 1 * ? *")); //格式化cron System.out.println(CronExpressionUtil.formatExpression(" * * * * * ? *")); //下一個運行時間 System.out.println(CronExpressionUtil.getNextTimeStr("10 * * * * ?")); //多個下一個運行時間 System.out.println(CronExpressionUtil.getNextTimeStrList("10 * * * * ?", 10)); //對比Cron表達式下一個執行時間是否與指定date相等 Date date = new Date(); String cronExpression = "0 10 * * * ?"; Date nextDate = CronExpressionUtil.getNextTime(cronExpression, date); System.out.println(CronExpressionUtil.isSatisfiedBy(cronExpression, nextDate)); } /** * 特殊周期cron，不能被字段范圍整除的周期值，比如：每隔40s執行，需要多個cron組合使用 */ @Test public void cronExpressionSpecialPeriodTest(){ List<Date> dateList = new ArrayList<Date>(); dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("0 0/2 * * * ? ", 3)); dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("40 0/2 * * * ? ", 3)); dateList.addAll(CronExpressionUtil.getNextTimeList("20 1/2 * * * ? ", 3)); Collections.sort(dateList); dateList.stream().forEach(date->{ System.out.println(DateTimeFormatterUtil.formatToDateTimeStr(date)); }); } }
輸出：
true * * * * * ? * 2020-04-17 09:44:10 [2020-04-17 09:44:10, 2020-04-17 09:45:10, 2020-04-17 09:46:10, 2020-04-17 09:47:10, 2020-04-17 09:48:10, 2020-04-17 09:49:10, 2020-04-17 09:50:10, 2020-04-17 09:51:10, 2020-04-17 09:52:10, 2020-04-17 09:53:10] true
2020-04-30 17:57:20
2020-04-30 17:58:00
2020-04-30 17:58:40
2020-04-30 17:59:20
2020-04-30 18:00:00
2020-04-30 18:00:40
2020-04-30 18:01:20
2020-04-30 18:02:00
2020-04-30 18:02:40
提示：
特殊周期cron，不能被字段范圍整除的周期值，比如：每隔40s執行，需要多個cron組合使用 需要多個cron 組合使用（1） 0 0/3 * * * ? （2）40 1/3 * * * ? （3）20 2/3 * * * ?
如果只使用，0/40 * * * * ? 會出現執行間隔為 40,20.40等，達不到希望的效果。
參考：https://www.cnblogs.com/yanghj010/p/10875151.html