java跑批服务内存居高不下

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桃太郎 2024-09-12 10:20:10

文章标签 java跑批服务内存居高不下 java 面试学习数据 文章分类 Java 后端开发

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设计模式
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例如, 我们前面的’EndOfDay’的job现在已经有了两个实例，一个产生于1月1日，另一个产生于1月2日，那么我们就可以定义两个JobParameter对象：一个的参数是01-01, 另一个的参数是01-02。因此，识别一个JobInstance的方法可以定义为：

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因此，我么可以通过Jobparameter来操作正确的JobInstance

什么是JobExecution

JobExecution指的是单次尝试运行一个我们定义好的Job的代码层面的概念。 job的一次执行可能以失败也可能成功。只有当执行成功完成时，给定的与执行相对应的JobInstance才也被视为完成。

还是以前面描述的EndOfDay的job作为示例，假设第一次运行01-01-2019的JobInstance结果是失败。那么此时如果使用与第一次运行相同的Jobparameter参数（即01-01-2019）作业参数再次运行，那么就会创建一个对应于之前jobInstance的一个新的JobExecution实例,JobInstance仍然只有一个。

JobExecution的接口定义如下：

public interface JobExecution {
	/**
	 * Get unique id for this JobExecution.
	 * @return execution id
	 */
	public long getExecutionId();
	/**
	 * Get job name.
	 * @return value of 'id' attribute from <job>
	 */
	public String getJobName(); 
	/**
	 * Get batch status of this execution.
	 * @return batch status value.
	 */
	public BatchStatus getBatchStatus();
	/**
	 * Get time execution entered STARTED status. 
	 * @return date (time)
	 */
	public Date getStartTime();
	/**
	 * Get time execution entered end status: COMPLETED, STOPPED, FAILED 
	 * @return date (time)
	 */
	public Date getEndTime();
	/**
	 * Get execution exit status.
	 * @return exit status.
	 */
	public String getExitStatus();
	/**
	 * Get time execution was created.
	 * @return date (time)
	 */
	public Date getCreateTime();
	/**
	 * Get time execution was last updated updated.
	 * @return date (time)
	 */
	public Date getLastUpdatedTime();
	/**
	 * Get job parameters for this execution.
	 * @return job parameters  
	 */
	public Properties getJobParameters();
	
}

每一个方法的注释已经解释的很清楚，这里不再多做解释。只提一下BatchStatus，JobExecution当中提供了一个方法getBatchStatus用于获取一个job某一次特地执行的一个状态。BatchStatus是一个代表job状态的枚举类，其定义如下：

public enum BatchStatus {STARTING, STARTED, STOPPING, 
			STOPPED, FAILED, COMPLETED, ABANDONED }

这些属性对于一个job的执行来说是非常关键的信息，并且spring batch会将他们持久到数据库当中. 在使用Spring batch的过程当中spring batch会自动创建一些表用于存储一些job相关的信息，用于存储JobExecution的表为batch_job_execution,下面是一个从数据库当中截图的实例：

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什么是Step

每一个Step对象都封装了批处理作业的一个独立的阶段。事实上，每一个Job本质上都是由一个或多个步骤组成。每一个step包含定义和控制实际批处理所需的所有信息。任何特定的内容都由编写Job的开发人员自行决定。一个step可以非常简单也可以非常复杂。例如，一个step的功能是将文件中的数据加载到数据库中，那么基于现在spring batch的支持则几乎不需要写代码。更复杂的step可能具有复杂的业务逻辑，这些逻辑作为处理的一部分。与Job一样，Step具有与JobExecution类似的StepExecution，如下图所示：

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什么是StepExecution

StepExecution表示一次执行Step, 每次运行一个Step时都会创建一个新的StepExecution，类似于JobExecution。但是，某个步骤可能由于其之前的步骤失败而无法执行。且仅当Step实际启动时才会创建StepExecution。

一次step执行的实例由StepExecution类的对象表示。每个StepExecution都包含对其相应步骤的引用以及JobExecution和事务相关的数据，例如提交和回滚计数以及开始和结束时间。此外，每个步骤执行都包含一个ExecutionContext，其中包含开发人员需要在批处理运行中保留的任何数据，例如重新启动所需的统计信息或状态信息。下面是一个从数据库当中截图的实例：

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什么是ExecutionContext

ExecutionContext即每一个StepExecution 的执行环境。它包含一系列的键值对。我们可以用如下代码获取ExecutionContext

ExecutionContext ecStep = stepExecution.getExecutionContext();
ExecutionContext ecJob = jobExecution.getExecutionContext();

什么是JobRepository

JobRepository是一个用于将上述job，step等概念进行持久化的一个类。它同时给Job和Step以及下文会提到的JobLauncher实现提供CRUD操作。首次启动Job时，将从repository中获取JobExecution，并且在执行批处理的过程中，StepExecution和JobExecution将被存储到repository当中。

@EnableBatchProcessing注解可以为JobRepository提供自动配置。

什么是JobLauncher

JobLauncher这个接口的功能非常简单，它是用于启动指定了JobParameters的Job，为什么这里要强调指定了JobParameter，原因其实我们在前面已经提到了，jobparameter和job一起才能组成一次job的执行。下面是代码实例：

public interface JobLauncher {

public JobExecution run(Job job, JobParameters jobParameters)
            throws JobExecutionAlreadyRunningException, JobRestartException,
                   JobInstanceAlreadyCompleteException, JobParametersInvalidException;
}

上面run方法实现的功能是根据传入的job以及jobparamaters从JobRepository获取一个JobExecution并执行Job。

什么是Item Reader

ItemReader是一个读数据的抽象，它的功能是为每一个Step提供数据输入。当ItemReader以及读完所有数据时，它会返回null来告诉后续操作数据已经读完。Spring Batch为ItemReader提供了非常多的有用的实现类，比如JdbcPagingItemReader，JdbcCursorItemReader等等。

ItemReader支持的读入的数据源也是非常丰富的，包括各种类型的数据库，文件，数据流，等等。几乎涵盖了我们的所有场景。

下面是一个JdbcPagingItemReader的例子代码：

@Bean
public JdbcPagingItemReader itemReader(DataSource dataSource, PagingQueryProvider queryProvider) {
        Map<String, Object> parameterValues = new HashMap<>();
        parameterValues.put("status", "NEW");

        return new JdbcPagingItemReaderBuilder<CustomerCredit>()
                                           .name("creditReader")
                                           .dataSource(dataSource)
                                           .queryProvider(queryProvider)
                                           .parameterValues(parameterValues)
                                           .rowMapper(customerCreditMapper())
                                           .pageSize(1000)
                                           .build();
}

@Bean
public SqlPagingQueryProviderFactoryBean queryProvider() {
        SqlPagingQueryProviderFactoryBean provider = new SqlPagingQueryProviderFactoryBean();

        provider.setSelectClause("select id, name, credit");
        provider.setFromClause("from customer");
        provider.setWhereClause("where status=:status");
        provider.setSortKey("id");

        return provider;
}

JdbcPagingItemReader必须指定一个PagingQueryProvider，负责提供SQL查询语句来按分页返回数据。

下面是一个JdbcCursorItemReader的例子代码:

private JdbcCursorItemReader<Map<String, Object>> buildItemReader(final DataSource dataSource, String tableName,
            String tenant) {

        JdbcCursorItemReader<Map<String, Object>> itemReader = new JdbcCursorItemReader<>();
        itemReader.setDataSource(dataSource);
        itemReader.setSql("sql here");
        itemReader.setRowMapper(new RowMapper());
        return itemReader;
    }

什么是Item Writer

既然ItemReader是读数据的一个抽象，那么ItemWriter自然就是一个写数据的抽象，它是为每一个step提供数据写出的功能。写的单位是可以配置的，我们可以一次写一条数据，也可以一次写一个chunk的数据，关于chunk下文会有专门的介绍。ItemWriter对于读入的数据是不能做任何操作的。

Spring Batch为ItemWriter也提供了非常多的有用的实现类，当然我们也可以去实现自己的writer功能。

什么是Item Processor

ItemProcessor对项目的业务逻辑处理的一个抽象, 当ItemReader读取到一条记录之后，ItemWriter还未写入这条记录之前，I我们可以借助temProcessor提供一个处理业务逻辑的功能，并对数据进行相应操作。如果我们在ItemProcessor发现一条数据不应该被写入，可以通过返回null来表示。ItemProcessor和ItemReader以及ItemWriter可以非常好的结合在一起工作，他们之间的数据传输也非常方便。我们直接使用即可。

chunk 处理流程

spring batch提供了让我们按照chunk处理数据的能力，一个chunk的示意图如下：

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它的意思就和图示的一样，由于我们一次batch的任务可能会有很多的数据读写操作，因此一条一条的处理并向数据库提交的话效率不会很高，因此spring batch提供了chunk这个概念，我们可以设定一个chunk size，spring batch 将一条一条处理数据，但不提交到数据库，只有当处理的数据数量达到chunk size设定的值得时候，才一起去commit.

java的实例定义代码如下：

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在上面这个step里面，chunk size被设为了10，当ItemReader读的数据数量达到10的时候，这一批次的数据就一起被传到itemWriter，同时transaction被提交。

skip策略和失败处理

一个batch的job的step，可能会处理非常大数量的数据，难免会遇到出错的情况，出错的情况虽出现的概率较小，但是我们不得不考虑这些情况，因为我们做数据迁移最重要的是要保证数据的最终一致性。spring batch当然也考虑到了这种情况，并且为我们提供了相关的技术支持，请看如下bean的配置：

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我们需要留意这三个方法，分别是skipLimit(),skip(),noSkip(),

skipLimit方法的意思是我们可以设定一个我们允许的这个step可以跳过的异常数量，假如我们设定为10，则当这个step运行时，只要出现的异常数目不超过10，整个step都不会fail。注意，若不设定skipLimit，则其默认值是0.

skip方法我们可以指定我们可以跳过的异常，因为有些异常的出现，我们是可以忽略的。

noSkip方法的意思则是指出现这个异常我们不想跳过，也就是从skip的所以exception当中排除这个exception，从上面的例子来说，也就是跳过所有除FileNotFoundException的exception。那么对于这个step来说，FileNotFoundException就是一个fatal的exception，抛出这个exception的时候step就会直接fail

批处理操作指南

本部分是一些使用spring batch时的值得注意的点

批处理原则

在构建批处理解决方案时，应考虑以下关键原则和注意事项。

批处理体系结构通常会影响体系结构
尽可能简化并避免在单批应用程序中构建复杂的逻辑结构
保持数据的处理和存储在物理上靠得很近（换句话说，将数据保存在处理过程中）。
最大限度地减少系统资源的使用，尤其是I / O. 在internal memory中执行尽可能多的操作。
查看应用程序I / O（分析SQL语句）以确保避免不必要的物理I / O. 特别是，需要寻找以下四个常见缺陷：

当数据可以被读取一次并缓存或保存在工作存储中时，读取每个事务的数据。
重新读取先前在同一事务中读取数据的事务的数据。
导致不必要的表或索引扫描。
未在SQL语句的WHERE子句中指定键值。

在批处理运行中不要做两次一样的事情。例如，如果需要数据汇总以用于报告目的，则应该（如果可能）在最初处理数据时递增存储的总计，因此您的报告应用程序不必重新处理相同的数据。
在批处理应用程序开始时分配足够的内存，以避免在此过程中进行耗时的重新分配。
总是假设数据完整性最差。插入适当的检查和记录验证以维护数据完整性。
尽可能实施校验和以进行内部验证。例如，对于一个文件里的数据应该有一个数据条数纪录，告诉文件中的记录总数以及关键字段的汇总。
在具有真实数据量的类似生产环境中尽早计划和执行压力测试。
在大批量系统中，数据备份可能具有挑战性，特别是如果系统以24-7在线的情况运行。数据库备份通常在在线设计中得到很好的处理，但文件备份应该被视为同样重要。如果系统依赖于文件，则文件备份过程不仅应该到位并记录在案，还应定期进行测试。