1. 批处理的域语言

对于任何经验丰富的批处理设计师而言，Spring Batch 中使用的批处理的总体概念应该是熟悉且舒适的。有“工作”和“步骤”以及开发人员提供的称为ItemReader和ItemWriter的处理单元。但是，由于存在 Spring 模式，操作，模板，回调和惯用语，因此有以下机会：

• 遵守关注点明显分开的情况得到了显着改善。

• 清楚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，可以快速采用和开箱即用。

• 显着增强的可扩展性。

下图是已使用了数十年的批处理参考体系结构的简化版本。它概述了组成批处理领域语言的组件。该体系结构框架是一个蓝图，已经在最后几代平台(COBOL/Mainframe，C/Unix，现在是 Java /任何地方)上数十年的实现中得到了证明。 JCL 和 COBOL 开发人员可能会像 C，C#和 Java 开发人员一样熟悉这些概念。 Spring Batch 提供了层，组件和技术服务的物理实现，这些层，组件和技术服务通常在健壮，可维护的系统中找到，这些系统用于解决从简单到复杂的批处理应用程序的创建，其基础结构和扩展可以满足非常复杂的处理需求。

图 1.批处理原型

上图突出显示了构成 Spring Batch 领域语言的关键概念。作业有一个到多个步骤，每个步骤恰好具有一个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正在运行的进程的元数据(在JobRepository中)。

1.1. Job

本节描述与批处理作业的概念有关的构造型。 Job是封装整个批处理过程的实体。与其他 Spring Item 一样，Job与 XML 配置文件或基于 Java 的配置连接在一起。该配置可以被称为“作业配置”。但是，Job只是整个层次结构的顶部，如下图所示：

图 2.作业层次结构

在 Spring Batch 中，Job只是Step实例的容器。它组合了逻辑上属于流程的多个步骤，并允许配置所有步骤全局的属性，例如可重新启动性。作业配置包含：

• 作业的简单名称。

• Step个实例的定义和 Sequences。

• 作业是否可重新启动。

Spring Batch 以SimpleJob类的形式提供了 Job 接口的默认简单实现，它在Job之上创建了一些标准功能。使用基于 Java 的配置时，将生成一个生成器集合以实例化Job，如以下示例所示：

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

Spring Batch 以SimpleJob类的形式提供了Job接口的默认简单实现，该实现在Job之上创建了一些标准功能。但是，批处理名称空间消除了直接实例化它的需要。相反，可以使用<job>标签，如以下示例所示：

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

1.1.1. JobInstance

JobInstance表示逻辑作业运行的概念。考虑一个应该在一天结束时运行一次的批处理作业，例如上图中的“ EndOfDay” Job。有一个“ EndOfDay”作业，但是必须单独跟踪Job的每个单独运行。对于这项工作，每天只有逻辑JobInstance。例如，有 1 月 1 日运行，1 月 2 日运行，依此类推。如果 1 月 1 日运行第一次失败并在第二天再次运行，则仍是 1 月 1 日运行。 (通常，这也与它正在处理的数据相对应，这意味着 1 月 1 日运行处理 1 月 1 日的数据)。因此，每个JobInstance可以有多个执行(本章后面将更详细地讨论JobExecution)，并且在给定的时间只能运行一个对应于特定Job并标识JobParameters的JobInstance。

JobInstance的定义绝对与要加载的数据无关。确定如何加载数据完全取决于ItemReader实现。例如，在 EndOfDay 场景中，数据上可能有一列指示该数据所属的“生效日期”或“计划日期”。因此，1 月 1 日的运行将仅加载第 1 次的数据，而 1 月 2 日的运行将仅使用第 2 次的数据。由于此确定可能是业务决策，因此应由ItemReader来决定。但是，使用相同的JobInstance将确定是否使用先前执行中的“状态”(即ExecutionContext，本章后面将讨论)。使用新的JobInstance意味着“从头开始”，而使用现有实例通常意味着“从您离开的地方开始”。

1.1.2. JobParameters

在讨论了JobInstance及其与 Job 的区别之后，自然要问的问题是：“一个JobInstance与另一个有何区别？”答案是：JobParameters。 JobParameters对象包含一组用于启动批处理作业的参数。它们可以在运行期间用于标识甚至用作参考数据，如下图所示：

图 3.作业参数

在前面的示例中，有两个实例，一个实例是 1 月 1 日，另一个实例是 1 月 2 日，实际上只有一个Job，但是它有两个JobParameter对象：一个是用 job 参数 01-01-2017 启动的另一个以参数 01-02-2017 开头。因此，Contract 可以定义为：JobInstance = Job标识JobParameters。这使开发人员可以有效地控制JobInstance的定义方式，因为他们可以控制传入的参数。

1.1.3. JobExecution

JobExecution是指一次尝试运行 Job 的技术概念。执行可能以失败或成功结束，但是与给定执行相对应的JobInstance除非执行成功完成，否则不认为是完整的。使用前面描述的 EndOfDay Job作为示例，考虑到 01-01-2017 的JobInstance首次运行失败。如果使用与第一次运行(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。但是，仍然只有一个JobInstance。

Job定义什么是作业及其执行方式，而JobInstance是纯粹的组织对象，用于将执行分组在一起，主要是为了实现正确的重新启动语义。 JobExecution是运行期间实际发生情况的主要存储机制，并且包含许多必须控制和持久化的属性，如下表所示：

表 1. JobExecution 属性

这些属性很重要，因为它们可以持久保存并且可以用来完全确定执行状态。例如，如果 01-01 的 EndOfDay 作业在 9:00 PM 执行而在 9:30 失败，则在批处理元数据表中进行以下 Importing：

*表 2. BATCH_JOB_INSTANCE *

*表 3. BATCH_JOB_EXECUTION_PARAMS *

*表 4. BATCH_JOB_EXECUTION *

现在工作失败了，假设确定问题已花费了一整夜，因此“批处理窗口”现在关闭了。进一步假设该窗口在 9:00 PM 开始，该作业将在 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，此作业随后才在 9:31 开始，并在正常的一小时时间内在 10:30 完成。无需先将一个JobInstance依次启动，除非这两个作业有可能尝试访问相同的数据，从而导致锁定数据库级别的问题。何时应运行Job完全取决于调度程序。由于它们是单独的JobInstances，因此 Spring Batch 不会尝试阻止它们同时运行。 (尝试在同一JobInstance上运行而另一个已经在运行中会导致JobExecutionAlreadyRunningException抛出)。 JobInstance和JobParameters表中现在都应该有一个额外的条目，而JobExecution表中应该有两个额外的条目，如下表所示：

*表 5. BATCH_JOB_INSTANCE *

*表 6. BATCH_JOB_EXECUTION_PARAMS *

*表 7. BATCH_JOB_EXECUTION *

1.2. Step

Step是一个域对象，它封装了批处理作业的一个独立的 Sequences 阶段。因此，每个工作完全由一个或多个步骤组成。 Step包含定义和控制实际批处理所需的所有信息。这是一个模糊的描述，因为任何给定Step的内容都由开发人员自行编写Job来决定。 Step可以像开发人员期望的那样简单或复杂。简单的Step可能会将文件中的数据加载到数据库中，而只需要很少或不需要任何代码(取决于所使用的实现)。较复杂的Step可能具有复杂的业务规则，这些规则将在处理过程中应用。与Job一样，Step具有与唯一JobExecution相关联的单个StepExecution，如下图所示：

图 4.带有步骤的作业层次结构

1.2.1. StepExecution

StepExecution代表执行Step的单次尝试。每次运行Step都会创建一个新的StepExecution，类似于JobExecution。但是，如果某个步骤由于执行失败而无法执行，则不会 continue 执行。 StepExecution仅在其Step实际启动时创建。

Step执行由StepExecution类的对象表示。每个执行都包含对其相应步骤和JobExecution以及与事务相关的数据的引用，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，其中包含开发人员在批处理运行中需要保留的所有数据，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：

表 8. StepExecution 属性

1.3. ExecutionContext

ExecutionContext表示键/值对的集合，这些键/值对由框架保留并控制，以便允许开发人员放置一个范围为StepExecution对象或JobExecution对象的持久状态。对于那些熟悉 Quartz 的人来说，它与 JobDataMap 非常相似。最佳用法示例是促进重新启动。以平面文件 Importing 为例，在处理单独的行时，框架会定期在提交点保留ExecutionContext。这样做使ItemReader可以存储其状态，以防在运行期间发生致命错误，甚至断电。所需要做的就是将当前读取的行数放入上下文中，如下面的示例所示，框架将完成其余工作：

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

以Job Stereotypes 部分中的 EndOfDay 示例为例，假设有一个步骤“ loadData”将文件加载到数据库中。第一次失败运行后，元数据表将类似于以下示例：

*表 9. BATCH_JOB_INSTANCE *

*表 10. BATCH_JOB_EXECUTION_PARAMS *

*表 11. BATCH_JOB_EXECUTION *

*表 12. BATCH_STEP_EXECUTION *

*表 13. BATCH_STEP_EXECUTION_CONTEXT *

在前面的情况下，Step运行了 30 分钟并处理了 40321 个“件”，在这种情况下，这代表了文件中的行。此值在框架每次提交之前更新，并且可以包含与ExecutionContext内的条目相对应的多个行。在提交之前被通知需要各种StepListener实现(或ItemStream)之一，本指南后面将对此进行详细讨论。与前面的示例一样，假定Job在第二天重新启动。重新启动后，将从数据库重新构建上次运行的ExecutionContext中的值。打开ItemReader时，它可以检查它是否在上下文中具有任何存储状态，并从那里对其进行初始化，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，运行上面的代码后，当前行为 40322，从而使Step从中断处重新开始。 ExecutionContext还可以用于需要保留有关运行本身的统计信息。例如，如果一个平面文件包含多行中存在的处理订单，则可能有必要存储已处理的订单数量(与读取的行数有很大不同)，以便可以通过以下方式发送电子邮件： Step的末尾包含正文中已处理的订单总数。框架负责为开发人员存储此内容，以便使用单独的JobInstance正确确定范围。知道是否应使用现有的ExecutionContext可能非常困难。例如，使用上面的“ EndOfDay”示例，当 01-01 运行第二次再次开始时，框架将识别出它是相同的JobInstance并以单独的Step为基础，将ExecutionContext从数据库中拉出，并且将其(作为StepExecution的一部分)移交给Step本身。相反，对于 01-02 运行，框架会认识到它是一个不同的实例，因此必须将空上下文传递给Step。框架为开发人员做出了许多类型的确定，以确保在正确的时间将状态提供给开发人员。同样重要的是要注意，在任何给定时间，每个StepExecution仅存在一个ExecutionContext。 ExecutionContext的 Client 端应该小心，因为这会创建共享的键空间。因此，在 Importing 值时应注意确保没有数据被覆盖。但是，Step绝对不会在上下文中存储任何数据，因此没有办法对框架产生不利影响。

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

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

如 Comment 中所述，ecStep不等于ecJob。他们是两个不同的ExecutionContexts。范围为Step的一个保存在Step的每个提交点，而范围为 Job 的一个保存在每个Step执行之间。

1.4. JobRepository

JobRepository是上述所有构造型的持久性机制。它为JobLauncher，Job和Step实现提供 CRUD 操作。首次启动Job时，会从存储库中获取JobExecution，并且在执行过程中，通过将StepExecution和JobExecution实现传递到存储库中来实现它们。

批处理名称空间提供了对使用<job-repository>标记配置JobRepository实例的支持，如以下示例所示：

<job-repository id="jobRepository"/>

使用 Java 配置时，@EnableBatchProcessingComments 会提供JobRepository作为开箱即用自动配置的组件之一。

1.5. JobLauncher

JobLauncher代表一个简单的界面，用于使用给定的JobParameters集启动Job，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。

1.6. itemReader

ItemReader是一种抽象，表示一次检索Step的 Importing。 ItemReader耗尽了它可以提供的 Item 后，将通过返回null来表明这一点。可以在Reader 和 Writer中找到有关ItemReader接口及其各种实现的更多详细信息。

1.7. ItemWriter

ItemWriter是一个抽象，表示一次Step，一个批次或大块 Item 的输出。通常，ItemWriter不知道接下来应该接收的 Importing，只知道当前调用中传递的 Item。可以在Reader 和 Writer中找到有关ItemWriter接口及其各种实现的更多详细信息。

1.8. Item 处理器

ItemProcessor是表示 Item 的业务处理的抽象。 ItemReader读取一个 Item，而ItemWriter写入一个 Item，而ItemProcessor提供了一个转换或应用其他业务处理的访问点。如果在处理 Item 时确定该 Item 无效，则返回null指示不应将该 Item 写出。有关ItemProcessor界面的更多详细信息，请参见Reader 和 Writer。

1.9. 批处理命名空间

先前列出的许多域概念都需要在 Spring ApplicationContext中进行配置。尽管上述接口的实现可以在标准 bean 定义中使用，但已提供了命名空间以简化配置，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>

只要声明了批处理名称空间，就可以使用其任何元素。有关配置作业的更多信息，请参见配置和运行作业。可以在配置步骤中找到有关配置Step的更多信息。