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Java与MongoDB的定时任务管理-简化您的自动化流程 (java与mysql数据库连接)

admin5个月前 (05-06)数码31

概述

对于许多应用程序,构建一个高效的任务调度系统至关重要。本文将探讨如何使用 Java 和 MongoDB 实现一个可靠且高效的定时任务管理系统。

MongoDB 的角色

MongoDB 是一个强大的文档数据库,可用于存储任务调度系统中的各种数据。以下是 MongoDB 在任务调度系统中的几个关键角色:

  1. 任务集合(TasksCollection):用于存储所有待执行的任务。每个任务文档包含任务的唯一标识符、执行时间、任务类型以及其他相关信息。
  2. 调度器(Scheduler):一个 Java 应用程序,负责从任务集合中读取待执行的任务,并按照其执行时间触发相应的操作。
  3. 执行器(Executor):任务调度系统中的一个组件,负责执行具体的任务逻辑。执行器根据任务类型执行相应的操作,并更新任务状态以反映任务的执行结果。
  4. 日志集合(LogsCollection):用于存储任务的执行日志,包括任务的执行结果、执行时间、执行时长等信息。

实现任务调度系统

以下是使用 Java 和 MongoDB 构建高效任务调度系统的步骤:

  1. 安装 MongoDB:确保已正确安装并配置 MongoDB 数据库。
  2. 导入 MongoDB 驱动:在 Java 项目中导入 MongoDB 的 Java 驱动程序,以便与 MongoDB 进行通信。
  3. 创建任务集合:使用 Java 代码创建一个 MongoDB 集合来存储待执行的任务。
  4. 编写调度器:编写一个 Java 调度器应用程序,周期性地从任务集合中读取任务,并触发相应的操作。
  5. 编写执行器:编写一个 Java 执行器应用程序,根据任务类型执行具体的任务逻辑,并将任务的执行结果更新到任务集合和日志集合中。
  6. 日志记录:确保日志集合能够准确记录任务的执行情况,包括执行时间、执行结果等信息。
  7. 错误处理:考虑错误处理和重试机制,以处理执行任务过程中可能出现的错误,确保任务调度系统的可靠性和健壮性。

优化任务调度系统

为了构建一个高效的任务调度系统,我们可以考虑以下几个方面的优化:

  • 并发处理:通过多线程或异步编程模型,并行执行多个任务,提高系统的并发处理能力。
  • 消息队列:使用消息队列技术将任务分发到不同的执行器中,以实现任务的负载均衡和分布式处理。
  • 定时器精度:根据任务的需求和系统的性能,调整调度器的定时器精度,以提供更准确的任务触发。
  • 数据库索引:优化任务集合的索引,以提高读取和查询任务的效率。
  • 监控和报警:监控任务调度系统的运行状态、任务执行情况和系统资源使用情况,并设置相应的报警机制以及错误处理策略。

结论

本文介绍了如何使用 Java 和 MongoDB 构建一个高效的任务调度系统。通过正确地使用 MongoDB 的文档存储和查询功能,结合 Java 编程的灵活性,我们可以构建出一个稳定、可靠且高效的任务调度系统。最重要的是根据实际需求进行性能测试和调优,以获得最佳的任务调度系统性能。


MongoDB是什么,怎么用?看完你就知道了

MongoDB是一款为web应用程序和互联网基础设施设计的数据库管理系统。没错MongoDB就是数据库,是NoSQL类型的数据库。

(1)MongoDB提出的是文档、集合的概念,使用BSON(类JSON)作为其数据模型结构,其结构是面向对象的而不是二维表,存储一个用户在MongoDB中是这样子的。

使用这样的数据模型,使得MongoDB能在生产环境中提供高读写的能力,吞吐量较于mysql等SQL数据库大大增强。

(2)易伸缩,自动故障转移。易伸缩指的是提供了分片能力,能对数据集进行分片,数据的存储压力分摊给多台服务器。自动故障转移是副本集的概念,MongoDB能检测主节点是否存活,当失活时能自动提升从节点为主节点,达到故障转移。

(3)数据模型因为是面向对象的,所以可以表示丰富的、有层级的数据结构,比如博客系统中能把“评论”直接怼到“文章“的文档中,而不必像myqsl一样创建三张表来描述这样的关系。

(1)文档数据类型

SQL类型的数据库是正规化的,可以通过主键或者外键的约束保证数据的完整性与唯一性,所以SQL类型的数据库常用于对数据完整性较高的系统。MongoDB在这一方面是不如SQL类型的数据库,且MongoDB没有固定的Schema,正因为MongoDB少了一些这样的约束条件,可以让数据的存储数据结构更灵活,存储速度更加快。

(2)即时查询能力

MongoDB保留了关系型数据库即时查询的能力,保留了索引(底层是基于B tree)的能力。这一点汲取了关系型数据库的优点,相比于同类型的NoSQL redis 并没有上述的能力。

(3)复制能力

MongoDB自身提供了副本集能将数据分布在多台机器上实现冗余,目的是可以提供自动故障转移、扩展读能力。

(4)速度与持久性

MongoDB的驱动实现一个写入语义 fire and forget ,即通过驱动调用写入时,可以立即得到返回得到成功的结果(即使是报错),这样让写入的速度更加快,当然会有一定的不安全性,完全依赖网络。

MongoDB提供了Journaling日志的概念,实际上像mysql的bin-log日志,当需要插入的时候会先往日志里面写入记录,再完成实际的数据操作,这样如果出现停电,进程突然中断的情况,可以保障数据不会错误,可以通过修复功能读取Journaling日志进行修复。

(5)数据扩展

MongoDB使用分片技术对数据进行扩展,MongoDB能自动分片、自动转移分片里面的数据块,让每一个服务器里面存储的数据都是一样大小。

MongoDB核心服务器主要是通过mongod程序启动的,而且在启动时不需对MongoDB使用的内存进行配置,因为其设计哲学是内存管理最好是交给操作系统,缺少内存配置是MongoDB的设计亮点,另外,还可通过mongos路由服务器使用分片功能。

MongoDB的主要客户端是可以交互的js shell 通过mongo启动,使用js shell能使用js直接与MongoDB进行交流,像使用sql语句查询mysql数据一样使用js语法查询MongoDB的数据,另外还提供了各种语言的驱动包,方便各种语言的接入。

mongodump和mongorestore,备份和恢复数据库的标准工具。输出BSON格式,迁移数据库。

mongoexport和mongoimport,用来导入导出JSON、CSV和TSV数据,数据需要支持多格式时有用。mongoimport还能用与大数据集的初始导入,但是在导入前顺便还要注意一下,为了能充分利用好mongoDB通常需要对数据模型做一些调整。

mongosniff,网络嗅探工具,用来观察发送到数据库的操作。基本就是把网络上传输的BSON转换为易于人们阅读的shell语句。

因此,可以总结得到,MongoDB结合键值存储和关系数据库的最好特性。因为简单,所以数据极快,而且相对容易伸缩还提供复杂查询机制的数据库。MongoDB需要跑在64位的服务器上面,且最好单独部署,因为是数据库,所以也需要对其进行热备、冷备处理。

因为本篇文章不是API手册,所有这里对shell的使用也是基础的介绍什么功能可以用什么语句,主要是为了展示使用MongoDB shell的方便性,如果需要知道具体的MongoDB shell语法可以查阅官方文档。

创建数据库并不是必须的操作,数据库与集合只有在第一次插入文档时才会被创建,与对数据的动态处理方式是一致的。简化并加速开发过程,而且有利于动态分配命名空间。如果担心数据库或集合被意外创建,可以开启严格模式。

以上的命令只是简单实例,假设如果你之前没有学习过任何数据库语法,同时开始学sql查询语法和MongoDB 查询语法,你会发现哪一个更简单呢?如果你使用的是java驱动去操作MongoDB,你会发现任何的查询都像Hibernate提供出来的查询方式一样,只要构建好一个查询条件对象,便能轻松查询(接下来会给出示例),博主之前熟悉ES6,所以入手MongoDB js shell完成没问题,也正因为这样简洁,完善的查询机制,深深的爱上了MongoDB。

使用java驱动链接MongoDB是一件非常简单的事情,简单的引用,简单的做增删改查。在使用完java驱动后我才发现spring 对MongoDB 的封装还不如官方自身提供出来的东西好用,下面简单的展示一下使用。

这里只举例了简单的链接与简单的MongoDB操作,可见其操作的容易性。使用驱动时是基于TCP套接字与MongoDB进行通信的,如果查询结果较多,恰好无法全部放进第一服务器中,将会向服务器发送一个getmore指令获取下一批查询结果。

插入数据到服务器时间,不会等待服务器的响应,驱动会假设写入是成功的,实际是使用客户端生成对象id,但是该行为可以通过配置配置,可以通过安全模式开启,安全模式可以校验服务器端插入的错误。

要清楚了解MongoDB的基本数据单元。在关系型数据库中有带列和行的数据表。而MongoDB数据的基本单元是BSON文档,在键值中有指向不定类型值的键,MongoDB拥有即时查询,但不支持联结操作,简单的键值存储只能根据单个键来获取值,不支持事务,但支持多种原子更新操作。

如读写比是怎样的,需要何种查询,数据是如何更新的,会不会存在什么并发问题,数据结构化的程度是要求高还是低。系统本身的需求决定mysql还是MongoDB。

在关于schema 的设计中要注意一些原则,比如:

数据库是集合的逻辑与物理分组,MongoDB没有提供创建数据库的语法,只有在插入集合时,数据库才开始建立。创建数据库后会在磁盘分配一组数据文件,所有集合、索引和数据库的其他元数据都保存在这些文件中,查阅数据库使用磁盘状态可通过。

集合是结构上或概念上相似得文档的容器,集合的名称可以包含数字、字母或 . 符号,但必须以字母或数字开头,完全。

限定集合名不能超过128个字符,实际上 . 符号在集合中很有用,能提供某种虚拟命名空间,这是一种组织上的原则,和其他集合是一视同仁的。在集合中可以使用。

其次是键值,在MongoDB里面所有的字符串都是UTF-8类型。数字类型包括double、int、long。日期类型都是UTC格式,所以在MongoDB里面看到的时间会比北京时间慢8小时。整个文档大小会限制在16m以内,因为这样可以防止创建难看的数据类型,且小文档可以提升性能,批量插入文档理想数字范围是10~200,大小不能超过16MB。

(1)索引能显著减少获取文档的所需工作量,具体的对比可以通过 ()方法进行对比

(2)解析查询时MongoDB通过最优计划选择一个索引进行查询,当没有最适合索引时,会先不同的使用各个索引进行查询,最终选出一个最优索引做查询

(3)如果有一个a-b的复合索引,那么仅针对a的索引是冗余的

(4)复合索引里的键的顺序是很重要的

(1)单键索引

(2)复合索引

(3)唯一性索引

(4)稀疏索引

如索引的字段会出现null的值,或是大量文档都不包含被索引的键。

如果数据集很大时,构建索引将会花费很长的时间,且会影响程序性能,可通过

当使用 mongorestore 时会重新构建索引。当曾经执行过大规模的删除时,可使用

对索引进行压缩,重建。

(1)查阅慢查询日志

(2)分析慢查询

注意新版本的MongoDB 的explain方法是需要参数的,不然只显示普通的信息。

本节同样主要简单呈现MongoDB副本集搭建的简易性,与副本集的强壮性,监控容易性

提供主从复制能力,热备能力,故障转移能力

实际上MongoDB对副本集的操作跟mysql主从操作是差不多的,先看一下mysql的主从数据流动过程

而MongoDB主要依赖的日志文件是oplog

写操作先被记录下来,添加到主节点的oplog里。与此同时,所有从结点复制oplog。首先,查看自己oplog里最后一条的时间戳;其次,查询主节点oplog里所有大于此时间戳的条目;最后,把那些条目添加到自己的oplog里并应用到自己的库里。从节点使用长轮询立即应用来自主结点oplog的新条目。

当遇到以下情况,从节点会停止复制

local数据库保存了所有副本集元素据和oplog日志

可以使用以下命令查看复制情况

每个副本集成员每秒钟ping一次其他所有成员,可以通过()看到节点上次的心跳检测时间戳和 健康 状况。

这个点没必要过多描述,但是有一个特殊场景,如果从节点和仲裁节点都被杀了,只剩下主节点,他会把自己降级成为从节点。

如果主节点的数据还没有写到从库,那么数据不能算提交,当该主节点变成从节点时,便会触发回滚,那些没写到从库的数据将会被删除,可以通过rollback子目录中的BSON文件恢复回滚的内容。

(1)使用单节点链接

只能链接到主节点,如果链接到从节点的话,会被拒绝写入操作,但是如果没有使用安全模式,因为mongo的fire and forget 特性,会把拒绝写入的异常给吃掉。

(2)使用副本集方式链接

能根据写入的情况自动进行故障转移,但是当副本集进行新的选举时,还是会出现故障,如果不使用安全模式,依旧会出现写不进去,但现实成功的情况。

分片是数据库切分的一个概念实现,这里也是简单总结为什么要使用分片以及分片的原理,操作。

当数据量过大,索引和工作数据集占用的内存就会越来越多,所以需要通过分片负载来解决这个问题

java与mysql数据库连接

(1)分片组件

(2)分片的核心操作

分片一个集合:分片是根据一个属性的范围进行划分的,MongoDB使用所谓的分片键让每个文档在这些范围里找到自己的位置

块:是位于一个分片中的一段连续的分片键范围,可以理解为若干个块组成分片,分片组成MongoDB的全部数据

(3)拆分与迁移

块的拆分:初始化时只有一个块,达到最大块尺寸64MB或个文档就会触发块的拆分。把原来的范围一分为二,这样就有了两个块,每个块都有相同数量的文档。

迁移:当分片中的数据大小不一时会产生迁移的动作,比如分片A的数据比较多,会将分片A里面的一些块转移到分片B里面去。分片集群通过在分片中移动块来实现均衡,是由名为均衡器的软件进程管理的,任务是确保数据在各个分片中保持均匀分布,当集群中拥有块最多的分片与拥有块最少分片的块差大于8时,均衡器就会发起一次均衡处理。

启动两个副本集、三个配置服务器、一个mongos进程

配置分片

(1)分片查询类型

(2)索引

分片集合只允许在_id字段和分片键上添加唯一性索引,其他地方不行,因为这需要在分片间进行通信,实施起来很复杂。

当创建分片时,会根据分片键创建一个索引。

(1)分片键是不可修改的、分片键的选择非常重要

(2)低效的分片键

(3)理想的分片键

(1)部署拓扑

根据不同的数据中心划分

这里写图片描述

(2)最低要求

(3)配置的注意事项

需要估计集群大小,可使用以下命令对现有集合进行分片处理

(4)备份分片集群

备份分片时需要停止均衡器

(1)部署架构

使用64位机器、32位机器会制约mongodb的内存,使其最大值为1.5GB

mongodb 只有当索引和工作集都可放入内存时,才会遇到CPU瓶颈,CPU在mongodb使用中的作用是用来检索数据,如果看到CPU使用饱和的情况,可以通过查询慢查询日志,排查是不是查询的问题导致的,如果是可以通过添加索引来解决问题

mongodb写入数据时会使用到CPU,但是mongodb写入时间一次只用到一个核,如果有频繁的写入行为,可以通过分片来解决这个问题

(3)内存

大内存是mongodb的保障,如果工作集大小超过内存,将会导致性能下降,因为这将会增加数据加载入内存的动作

(4)硬盘

mongodb默认每60s会与磁盘强制同步一次,称为后台刷新,会产生I/O操作。在重启时mongodb会将磁盘里面的数据加载至内存,高速磁盘将会减少同步的时间

(5)文件系统

使用ext4 和 xfs 文件系统

禁用最后访问时间

(6)文件描述符

linux 默认文件描述符是1024,需要大额度的提升这个额度

(7)时钟

mongodb各个节点服务器之间使用ntp服务器

(1)绑定IP

启动时使用 - -bind_ip 命令

(2)身份验证

启动时使用 - -auth 命令

(3)副本集身份认证

使用keyFile,注意keyFile文件的权限必须是600,不然会启动不起来

(1)拓扑结构

搭建副本集至少需要两个节点,其中仲裁结点不需要有自己的服务器

(2)Journaling日志

写数据时会先写入日志,而此时的数据也不是直接写入硬盘,而是写入内存

但是Journaling日志会消耗内存,所以可以在主库上面关闭,在从库上面启动

可以单独为Journaling日志使用一块固态硬盘

在插入时,可以通过驱动确保Journaling插入后再反馈,但是会非常影响性能。

logpath 选项指定日志存储地址

-vvvvv 选项(v越多,输出越详细)

({logrotare:1}) 开启滚动日志

(1)serverStatus

这里写图片描述

动态展示mongodb活动数据

占用当前mongodb监听端口往上1000号的端口

(1)mongodump

把数据库内容导出成BSON文件,而mongorestore能读取并还原这些文件

(2)mongorestore

把导出的BSON文件还原到数据库

(3)备份原始数据文件

可以这么做,但是,操作之前需要进行锁库处理 ({fsync:1,lock:true})

db.$() 请求解锁操作,但是数据库不会立刻解锁,需要使用()验证。

(1)修复

mongd --repair 修复所有数据库

({repairDatabase:1}) 修复单个数据库

修复就是根据Jourling文件读取和重写所有数据文件并重建各个索引

(2)压紧

压紧,会重写数据文件,并重建集合的全部索引,需要停机或者在从库上面运行,如果需要在主库上面运行,需要添加force参数 保证加写锁。

(1)监控磁盘状态

(2)为提升性能检查索引和查询

总的来说,扫描尽可能少的文档。

保证没有冗余的索引,冗余的索引会占用磁盘空间、消耗更多的内存,在每次写入时还需做更多工作

(3)添加内存

dataSize 数据大小 和 indexSize 索引大小,如果两者的和大于内存,那么将会影响性能。

storageSize超过dataSize 数据大小 两倍以上,就会因磁盘碎片而影响性能,需要压缩。

MongoDB数据读写的几种方法

1、MongoDB Shell Script mongoDB的命令行使用的是类似JavaScript脚本的命令行交互,所以我们可以在shell当中使用JS的一些命令、函数等。 输入mongo命令启动mongo控制台 然后参考官方文档操作mongo数据。 常用命令有 show dbsuse db-nameshow collectionsdb. 1、MongoDB Shell ScriptmongoDB的命令行使用的是类似JavaScript脚本的命令行交互,所以我们可以在shell当中使用JS的一些命令、函数等。 输入mongo命令启动mongo控制台然后参考官方文档操作mongo数据。 常用命令有show dbsuse db-nameshow ()()(args)(args)等。 CURD操作可以参考官方文档。 如果要生成大量测试数据,我们可以在mongo shell里面写一个for循环,for (var i = 1; i function insertData(dbName, colName, num) { var col = (dbName)(colName); for (i = 0; i < num; i++) { ({x:i}); } print(());}如何运行这个函数呢?有两种方法:1、将其放入~/这个文件内2、将其保存为,然后运行mongo控制台时输入如下命令,会得到后台执行:mongo SERVER:PORT/dbname --quiet 控制台启动命令还有好多参数,可以参考官方文档。 2、利用MongoDB JAR包编写Java代码访问Mongo数据库下载MongoDB Java Driver:点击打开链接添加进Java Project内。 具体API文档可以点击这里。 Small Task下面以一个任务为例说明用法。 任务描述:定时删除三个月前的article。 其中每个article与一个聚类相关联,同时数据库中还有聚类(cluster)的数据信息。 每次删除article完成后,删除对应的那些无任何文章关联的聚类。 数据类型如下:{ _id : ObjectId(52df7de966f0bc5d1bf4497d), clusterId : 21, docId : 2, title : test article 1, type : article }任务分析:1、首先需要依据条件查询到符合“三个月前的”文章数据;2、提取所有article的id构建成一个列表;3、提取所有涉及到的cluster的id构建成一个没有重复元素的列表;4、删除所有满足条件的article;5、判断每个cluster是否已经为空,若是则进行删除聚类操作。 Java代码如下:import ;import ;import ;import ;import ;import ;import ;import ;import ;import ;public class MongoMainTest {static int today = 0;static int threeMonth = 0; static DBObject documentFields = new BasicDBObject(); static DBObject clusterFields = new BasicDBObject(); static { //此处键值设为true即代表作为返回结果键值 返回(_id, true);(docId, true);(clusterId, true);(type, true);(clusterId, true);(type, true); } // DBCursor cursor = (new BasicDBObject(assign, vouch),DocumentFields); /*** @param args*/public static void main(String[] args) {Mongo m = null;try {m = new Mongo( 10.211.55.7 , );} catch (UnknownHostException e) {();(0);}DB db = (clusterDb);//List dbs = ();//(dbs);//DBCollection coll = (rkCol);//BasicDBObject doc = new BasicDBObject(docId,2); //此处为书写查询方法一//DBCursor curs = (doc);//DBObject obj = (DBObject)({docId: 2}); //书写查询方法二//curs = (obj);//while(()) {//(Cursor Count: +());//(());//}DBCollection coll = (rkCol);QueryBuilder queryBuilder = new QueryBuilder();DBObject articleQuery = new BasicDBObject(type, article)//;(timestamp, new BasicDBObject($lt, today-threeMonth))(clusterId, true); //书写查询方法三(articleQuery); //书写查询方法四DBCursor curs = (()); //注意方法四在实际使用时需要调用get方法生成具体query语句ArrayList articles = new ArrayList(); //此处element类型均为ObjectHashSet clusters = new HashSet();DBObject article = null;while(()) {article = ();((_id));((clusterId));}QueryBuilder removeBuilder = new QueryBuilder();//注意下句使用了$in操作符,类似于{_id: articleID1} or {_id: articleID2} or {_id: articleID3} removeObject = new BasicDBObject(_id, new BasicDBObject($in, articles));(removeObject);/*打印结果*/(());DBObject articleCountQuery = null;for(Object o: clusters) {articleCountQuery = new BasicDBObject(clusterId, o);curs = (articleCountQuery);if(() != 0) {(o);}}removeObject = new BasicDBObject(clusterId, new BasicDBObject($in, clusters));(removeObject);(());/**curs = (()); articles = new ArrayList();clusters = new HashSet();article = null;while(()) {article = ();((_id));((clusterId));}/**/(articles);(clusters);}}定时操作,参考这篇博文,利用Java代码编程实现(利用开源库Quartz)。 Linux的环境可以使用crontab工具,更为简单方便。 此处所需要配合使用的JS代码简略。

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