# 批处理的领域语言

# 批处理的域语言

XMLJavaBoth

对于任何有经验的批处理架构师来说, Spring 批处理中使用的批处理的总体概念应该是熟悉和舒适的。有“作业”和“步骤”以及开发人员提供的处理单元,分别称为ItemReaderItemWriter。然而,由于 Spring 模式、操作、模板、回调和习惯用法,有以下机会:

  • 在坚持明确区分关注事项方面有了显著改善。

  • 清晰地描述了作为接口提供的体系结构层和服务。

  • 简单和默认的实现,允许快速采用和易于使用的开箱即用。

  • 显著增强了可扩展性。

下图是使用了几十年的批处理引用体系结构的简化版本。它提供了组成批处理领域语言的组件的概述。这个架构框架是一个蓝图,已经通过过去几代平台(COBOL/大型机、C/UNIX 和现在的 Java/Anywhere)上几十年的实现得到了证明。JCL 和 COBOL 开发人员可能与 C、C# 和 Java 开发人员一样熟悉这些概念。 Spring 批处理提供了通常在健壮的、可维护的系统中发现的层、组件和技术服务的物理实现,这些系统被用于解决创建简单到复杂的批处理应用程序,具有用于解决非常复杂的处理需求的基础设施和扩展。

图 2.1:批处理原型

图 1。批处理模式

前面的图表突出了构成 Spring 批处理的域语言的关键概念。一个作业有一个到多个步骤,每个步骤正好有一个ItemReader,一个ItemProcessor和一个ItemWriter。需要启动一个作业(使用JobLauncher),并且需要存储有关当前运行的进程的元数据(在JobRepository中)。

# 工作

这一部分描述了与批处理作业的概念有关的刻板印象。Job是封装整个批处理过程的实体。与其他 Spring 项目一样,Job与 XML 配置文件或基于 Java 的配置连接在一起。这种配置可以称为“作业配置”。然而,Job只是整个层次结构的顶部,如下图所示:

![工作层次结构]https://docs.spring.io/spring-batch/docs/current/reference/html/images/job-heirarchy.png)

图 2。工作层次结构

在 Spring 批处理中,Job只是用于Step实例的容器。它将逻辑上属于一个流的多个步骤组合在一起,并允许将属性的全局配置用于所有步骤,例如可重启性。作业配置包含:

  • 工作的简单名称。

  • Step实例的定义和排序。

  • 这份工作是否可以重新启动。

对于那些使用 Java 配置的人, Spring Batch 以SimpleJob类的形式提供了作业接口的默认实现,它在Job之上创建了一些标准功能。当使用基于 Java 的配置时,可以使用一个构建器集合来实例化Job,如以下示例所示:

@Bean
public Job footballJob() {
    return this.jobBuilderFactory.get("footballJob")
                     .start(playerLoad())
                     .next(gameLoad())
                     .next(playerSummarization())
                     .build();
}

对于那些使用 XML 配置的人, Spring Batch 以SimpleJob类的形式提供了Job接口的默认实现,它在Job之上创建了一些标准功能。然而,批处理名称空间抽象出了直接实例化它的需要。相反,可以使用<job>元素,如以下示例所示:

<job id="footballJob">
    <step id="playerload" next="gameLoad"/>
    <step id="gameLoad" next="playerSummarization"/>
    <step id="playerSummarization"/>
</job>

# JobInstance

aJobInstance指的是逻辑作业运行的概念。考虑应该在一天结束时运行一次的批处理作业,例如前面图表中的“endofday”Job。有一个“endofday”作业,但是Job的每个单独运行都必须单独跟踪。在这种情况下,每天有一个逻辑JobInstance。例如,有一个 1 月 1 日运行,1 月 2 日运行,以此类推。如果 1 月 1 日运行第一次失败,并在第二天再次运行,它仍然是 1 月 1 日运行。(通常,这也对应于它正在处理的数据,这意味着 1 月 1 日运行处理 1 月 1 日的数据)。因此,每个JobInstance都可以有多个执行(JobExecution在本章后面更详细地讨论),并且只有一个JobInstance对应于特定的Job和标识JobParameters的执行可以在给定的时间运行。

JobInstance的定义与要加载的数据完全无关。这完全取决于ItemReader实现来确定如何加载数据。例如,在 Endofday 场景中,数据上可能有一个列,该列指示数据所属的“生效日期”或“计划日期”。因此,1 月 1 日的运行将只加载 1 日的数据,而 1 月 2 日的运行将只使用 2 日的数据。因为这个决定很可能是一个商业决定,所以它是由ItemReader来决定的。然而,使用相同的JobInstance确定是否使用来自先前执行的’状态’(即ExecutionContext,这将在本章后面讨论)。使用一个新的JobInstance表示“从开始”,而使用一个现有的实例通常表示“从你停止的地方开始”。

# JobParameters

在讨论了JobInstance以及它与约伯有何不同之后,我们自然要问的问题是:“一个JobInstance如何与另一个区分开来?”答案是:JobParametersJobParameters对象持有一组用于启动批处理作业的参数。它们可以用于标识,甚至在运行过程中作为参考数据,如下图所示:

作业参数

图 3。作业参数

在前面的示例中,有两个实例,一个用于 1 月 1 日,另一个用于 1 月 2 日,实际上只有一个Job,但它有两个JobParameter对象:一个以 01-01-2017 的作业参数启动,另一个以 01-02-2017 的参数启动。因此,契约可以定义为:JobInstance=Job+ 标识JobParameters。这允许开发人员有效地控制JobInstance的定义方式,因为他们控制传入的参数。

并非所有作业参数都需要有助于识别JobInstance。在默认情况下,他们会这么做。但是,该框架还允许使用不影响JobInstance的恒等式的参数提交
Job

# jobexecution

aJobExecution指的是一次尝试运行作业的技术概念。一次执行可能以失败或成功结束,但除非执行成功完成,否则对应于给定执行的JobInstance不被认为是完成的。以前面描述的 EndofdayJob为例,考虑第一次运行时失败的 01-01-2017 的JobInstance。如果以与第一次运行(01-01-2017)相同的标识作业参数再次运行,则会创建一个新的JobExecution。然而,仍然只有一个JobInstance

Job定义了什么是作业以及如何执行它,而JobInstance是一个纯粹的组织对象,用于将执行分组在一起,主要是为了启用正确的重新启动语义。但是,JobExecution是运行期间实际发生的事情的主要存储机制,并且包含许多必须控制和持久化的属性,如下表所示:

Property 定义
Status 一个BatchStatus对象,它指示执行的状态。在运行时,它是BatchStatus#STARTED。如果失败,则为BatchStatus#FAILED。如果成功完成
,则为BatchStatus#COMPLETED
startTime ajava.util.Date表示开始执行的当前系统时间。
如果作业尚未开始,则此字段为空。
endTime ajava.util.Date表示当前系统执行完成时的时间,
不管是否成功。如果作业尚未
完成,则该字段为空。
exitStatus ExitStatus,表示运行的结果。它是最重要的,因为它
包含一个返回给调用方的退出代码。有关更多详细信息,请参见第 5 章。如果作业尚未完成,则
字段为空。
createTime ajava.util.Date表示当JobExecution
第一次持续存在时的当前系统时间。作业可能尚未启动(因此没有启动时间),但是
它总是有一个 CreateTime,这是管理作业级别ExecutionContexts的框架所要求的。
lastUpdated ajava.util.Date表示上次持久化 aJobExecution。如果作业尚未开始,则该字段
为空。
executionContext “属性袋”包含在
执行之间需要持久化的任何用户数据。
failureExceptions 在执行Job时遇到的异常列表。如果在Job失败期间遇到了多个异常,则这些规则是有用的

这些属性很重要,因为它们是持久的,可以用来完全确定执行的状态。例如,如果 01-01 的 Endofday 作业在晚上 9:00 执行,并在 9:30 失败,则在批处理元数据表中创建以下条目:

工作 _INST_ID JOB_NAME
1 EndOfDayJob
作业 _ 执行 _ID TYPE_CD KEY_NAME DATE_VAL IDENTIFYING
1 DATE schedule.Date 2017-01-01 TRUE
JOB_EXEC_ID 工作 _INST_ID 开始 _ 时间 END_TIME STATUS
1 1 2017-01-01 21:00 2017-01-01 21:30 FAILED
列名可能已被缩写或删除,以求清楚和
格式。

现在工作失败了,假设花了一整夜的时间才确定问题,所以“批处理窗口”现在关闭了。进一步假设窗口在晚上 9:00 开始,工作将在 01-01 再次开始,从停止的地方开始,并在 9:30 成功完成。因为现在是第二天,所以也必须运行 01-02 作业,然后在 9:31 开始,并在 10:30 以正常的一小时时间完成。没有要求一个JobInstance被一个接一个地启动,除非这两个作业有可能试图访问相同的数据,从而导致数据库级别的锁定问题。完全由调度程序决定何时应该运行Job。由于它们是分开的JobInstances, Spring 批处理不会试图阻止它们同时运行。(当另一个人已经在运行JobExecutionAlreadyRunningException时,试图运行相同的JobInstance,结果会抛出一个JobExecutionAlreadyRunningException)。现在应该在JobInstanceJobParameters两个表中都有一个额外的条目,并且在JobExecution表中有两个额外的条目,如下表所示:

工作 _INST_ID JOB_NAME
1 EndOfDayJob
2 EndOfDayJob
JOB_EXECUTION_ID TYPE_CD KEY_NAME 日期 _val IDENTIFYING
1 DATE schedule.Date 2017-01-01 00:00:00 TRUE
2 DATE schedule.Date 2017-01-01 00:00:00 TRUE
3 DATE schedule.Date 2017-01-02 00:00:00 TRUE
JOB_EXEC_ID 工作 _INST_ID 开始 _ 时间 END_TIME STATUS
1 1 2017-01-01 21:00 2017-01-01 21:30 FAILED
2 1 2017-01-02 21:00 2017-01-02 21:30 COMPLETED
3 2 2017-01-02 21:31 2017-01-02 22:29 COMPLETED
列名可能已被缩写或删除,以求清楚和
格式。

# 步骤

Step是一个域对象,它封装了批处理作业的一个独立的、连续的阶段。因此,每一项工作都完全由一个或多个步骤组成。aStep包含定义和控制实际批处理所需的所有信息。这必然是一个模糊的描述,因为任何给定的Step的内容都是由编写Job的开发人员自行决定的。aStep可以是简单的,也可以是复杂的,正如开发人员所希望的那样。简单的Step可能会将文件中的数据加载到数据库中,只需要很少或不需要代码(取决于使用的实现)。更复杂的Step可能具有复杂的业务规则,这些规则作为处理的一部分被应用。与Job一样,Step具有与唯一的StepExecution相关的个体StepExecution,如下图所示:

图 2.1:带有步骤的工作层次结构

图 4。带有步骤的工作层次结构

# 分步执行

aStepExecution表示试图执行Step的一次尝试。每次运行Step都会创建一个新的StepExecution,类似于JobExecution。但是,如果一个步骤由于它失败之前的步骤而无法执行,则不会对它执行持久化。只有当它的Step实际启动时,才会创建StepExecution

Step执行由StepExecution类的对象表示。每个执行都包含对其相应步骤的引用和JobExecution以及与事务相关的数据,例如提交和回滚计数以及开始和结束时间。此外,每个步骤的执行都包含ExecutionContext,其中包含开发人员需要在批处理运行中保持的任何数据,例如重新启动所需的统计信息或状态信息。下表列出了StepExecution的属性:

Property 定义
Status 指示执行状态的BatchStatus对象。运行时,
状态为BatchStatus.STARTED。如果失败,则状态为BatchStatus.FAILED。如果
成功完成,则状态为BatchStatus.COMPLETED
startTime ajava.util.Date表示开始执行的当前系统时间。
如果该步骤尚未开始,则此字段为空。
endTime ajava.util.Date表示当前系统执行完成的时间,
不管是否成功。如果该步骤尚未
退出,则此字段为空。
exitStatus 表示执行结果的ExitStatus。这是最重要的,因为
它包含一个返回给调用者的退出代码。有关更多详细信息,请参见第 5 章。
如果作业尚未退出,则此字段为空。
executionContext “属性袋”包含在
执行之间需要持久化的任何用户数据。
readCount 已成功读取的项目的数量。
writeCount 已成功写入的项目的数量。
commitCount 已提交用于此执行的事务的数量。
rollbackCount Step控制的业务事务被回滚
的次数。
readSkipCount 失败的次数read,导致项目被跳过。
processSkipCount process失败的次数,导致项目被跳过。
filterCount 已被ItemProcessor“过滤”的项数。
writeSkipCount 失败的次数write,导致项目被跳过。

# ExecutionContext

ExecutionContext表示一组键/值对的集合,这些键/值对由框架持久化并控制,以便允许开发人员有一个存储持久状态的位置,该状态的作用域为StepExecution对象或JobExecution对象。对于那些熟悉 Quartz 的人来说,它与 JobDataMap 非常相似。最好的使用示例是方便重新启动。以平面文件输入为例,在处理单个行时,该框架会在提交点周期性地保存ExecutionContext。这样做允许ItemReader存储其状态,以防在运行过程中发生致命错误,甚至断电。所需要的只是将当前读取的行数放入上下文中,如下面的示例所示,框架将完成其余的工作:

executionContext.putLong(getKey(LINES_READ_COUNT), reader.getPosition());

使用Job刻板印象部分中的 Endofday 示例作为示例,假设有一个步骤“loaddata”将文件加载到数据库中。在第一次运行失败之后,元数据表将如下所示:

JOB_INST_ID JOB_NAME
1 EndOfDayJob
JOB_INST_ID TYPE_CD KEY_NAME DATE_VAL
1 DATE schedule.Date 2017-01-01
JOB_EXEC_ID JOB_INST_ID 开始 _ 时间 END_TIME STATUS
1 1 2017-01-01 21:00 2017-01-01 21:30 FAILED
STEP_EXEC_ID JOB_EXEC_ID STEP_NAME 开始 _ 时间 END_TIME STATUS
1 1 loadData 2017-01-01 21:00 2017-01-01 21:30 FAILED
STEP_EXEC_ID 短 _ 上下文
1 {piece.count=40321}

在前一种情况下,Step运行了 30 分钟,处理了 40,321 个“片段”,这将表示此场景中文件中的行。这个值在框架每次提交之前进行更新,并且可以包含与ExecutionContext中的条目相对应的多行。在提交之前被通知需要各种StepListener实现中的一种(或ItemStream),这将在本指南的后面进行更详细的讨论。与前面的示例一样,假定Job在第二天重新启动。重新启动时,将从数据库重新构造上次运行的ExecutionContext中的值。当打开ItemReader时,它可以检查上下文中是否有任何存储状态,并从那里初始化自己,如以下示例所示:

if (executionContext.containsKey(getKey(LINES_READ_COUNT))) {
    log.debug("Initializing for restart. Restart data is: " + executionContext);

    long lineCount = executionContext.getLong(getKey(LINES_READ_COUNT));

    LineReader reader = getReader();

    Object record = "";
    while (reader.getPosition() < lineCount && record != null) {
        record = readLine();
    }
}

在这种情况下,在上面的代码运行之后,当前行是 40,322,允许Step从它停止的地方重新开始。ExecutionContext还可以用于需要对运行本身进行持久化的统计信息。例如,如果一个平面文件包含跨多行的处理订单,则可能需要存储已处理的订单数量(这与读取的行数有很大不同),使一封电子邮件可以在Step的末尾发送,并在正文中处理订单的总数。框架为开发人员处理此存储,以便使用单独的JobInstance正确地对其进行范围设置。很难知道是否应该使用现有的ExecutionContext。例如,使用上面的“Endofday”示例,当 01-01 运行再次开始第二次时,框架识别出它是相同的JobInstance,并且在一个单独的Step基础上,将ExecutionContext从数据库中拉出,并将它(作为StepExecution的一部分)交给Step本身。相反,对于 01-02 运行,框架认识到它是一个不同的实例,因此必须将一个空上下文交给Step。框架为开发人员做出了许多此类决定,以确保在正确的时间将状态赋予他们。同样重要的是要注意,在任何给定的时间,每个StepExecution都存在一个ExecutionContextExecutionContext的客户端应该小心,因为这会创建一个共享密钥区。因此,在放入值时应该小心,以确保没有数据被覆盖。然而,Step在上下文中绝对不存储数据,因此没有办法对框架产生不利影响。

同样重要的是要注意,每ExecutionContext至少有一个JobExecution,每StepExecution至少有一个。例如,考虑以下代码片段:

ExecutionContext ecStep = stepExecution.getExecutionContext();
ExecutionContext ecJob = jobExecution.getExecutionContext();
//ecStep does not equal ecJob

如注释中所指出的,ecStep不等于ecJob。它们是两个不同的ExecutionContexts。作用域为Step的一个被保存在Step中的每个提交点,而作用域为该作业的一个被保存在每个Step执行之间。

# JobRepository

JobRepository是上述所有刻板印象的持久性机制。它为JobLauncherJobStep实现提供增删改查操作。当Job首次启动时,将从存储库获得JobExecution,并且在执行过程中,通过将StepExecutionJobExecution实现传递到存储库来持久化它们。

Spring 批处理 XML 命名空间提供了对配置带有<job-repository>标记的JobRepository实例的支持,如以下示例所示:

<job-repository id="jobRepository"/>

当使用 Java 配置时,@EnableBatchProcessing注释提供了JobRepository作为自动配置的组件之一。

# joblauncher

JobLauncher表示用于启动Job具有给定的JobParameters集的Job的简单接口,如以下示例所示:

public interface JobLauncher {

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

期望实现从JobRepository获得有效的JobExecution并执行Job

# 条目阅读器

ItemReader是一种抽象,表示对Step输入的检索,每次检索一项。当ItemReader已经耗尽了它可以提供的项时,它通过返回null来表示这一点。有关ItemReader接口及其各种实现方式的更多详细信息,请参见读者和作家

# item writer

ItemWriter是一种抽象,它表示Step的输出,一次输出一个批处理或一大块项目。通常,ItemWriter不知道下一步应该接收的输入,只知道当前调用中传递的项。有关ItemWriter接口及其各种实现方式的更多详细信息,请参见读者和作家

# 项处理器

ItemProcessor是表示项目的业务处理的抽象。当ItemReader读取一个项,而ItemWriter写入它们时,ItemProcessor提供了一个接入点来转换或应用其他业务处理。如果在处理该项时确定该项无效,则返回null表示不应写出该项。有关ItemProcessor接口的更多详细信息,请参见读者和作家

# 批处理名称空间

前面列出的许多域概念需要在 Spring ApplicationContext中进行配置。虽然有上述接口的实现方式可以在标准 Bean 定义中使用,但提供了一个名称空间以便于配置,如以下示例所示:

<beans:beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/batch"
xmlns:beans="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="
   http://www.springframework.org/schema/beans
   https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
   http://www.springframework.org/schema/batch
   https://www.springframework.org/schema/batch/spring-batch.xsd">

<job id="ioSampleJob">
    <step id="step1">
        <tasklet>
            <chunk reader="itemReader" writer="itemWriter" commit-interval="2"/>
        </tasklet>
    </step>
</job>

</beans:beans>

只要已声明批处理命名空间,就可以使用它的任何元素。有关配置作业的更多信息,请参见配置和运行作业。有关配置Step的更多信息,请参见配置一个步骤