以下是修改后的《任务框架需求说明书》更新版，重点调整触发方式配置化和事件类动态绑定相关内容：
任务框架需求说明书
版本：1.2
日期： 2025-04-30
变更记录
| 版本 | 修改内容 | 修改人 | 日期 |
|---|---|---|---|
| 1.2 | 支持配置化触发规则，扩展事件类型 | Fisher | 2025-04-30 |
1. 概述
设计一个轻量级、高可用、插件化的单机任务处理框架，支持定时任务、事件驱动任务，满足CPU/IO混合型任务的快速执行与容错需求。
1.1 背景
为满足业务场景中定时任务、事件驱动、优先级任务的高效处理需求，需设计一个单机部署、高可用、轻量级的任务处理框架，支持并行执行、失败重试、资源隔离等核心功能，同时具备可观测性和扩展性。
1.2 目标
- 提供多种任务触发方式（定时、事件）。
- 保障任务执行的稳定性与可靠性（失败重试、资源隔离）。
- 支持任务全生命周期监控与日志追踪。
- 通过插件化设计实现灵活扩展。
2. 业务场景分析
2.1. 范围
- 适用场景：单机部署，任务无需分布式分片，单任务最长执行时间 ≤60 分钟。
- 不适用场景：分布式任务调度、复杂工作流编排（DAG）、GPU 等特殊资源需求。
2.2 触发方式
| 触发类型 | 描述 | 配置示例 |
|---|---|---|
| 定时任务 | 通过Cron表达式配置触发时间 | "trigger": "0/5 * * * * ?" |
| 事件任务 | 通过类全限定名绑定事件监听器，事件到达时触发 | "trigger": "MyApp.PaymentSuccessEvent" |
3. 功能性需求
3.1 功能需求
| 模块 | 功能描述 |
|---|---|
| 任务定义 | - 支持任务元数据配置（名称、优先级、超时时间、重试策略）。 |
| 任务触发 | - 定时触发（Cron 表达式、固定频率/延迟） - 事件驱动（外部 API 或消息队列触发） - 优先级队列（基于任务优先级调度）。 |
| 任务执行 | - 并行执行（多线程池管理） - 失败重试机制（指数退避/固定间隔，最大重试次数可配置）。 |
| 资源管理 | - 线程级隔离（独立线程池分配） - 线程池参数动态调整（核心线程数、队列容量）。 |
| 结果反馈 | - 异步回调通知（HTTP 或自定义协议） - 任务状态查询接口（运行中/成功/失败）。 |
| 日志与监控 | - 输出 NLog 格式日志，按任务 ID 全链路追踪 - 采集吞吐量、延迟、积压任务数等监控指标。 |
3.2 非功能需求
| 维度 | 要求 |
|---|---|
| 可用性 | - 单机高可用：任务失败自动恢复、线程池熔断机制 - 进程守护（防止程序崩溃无响应）。 |
| 性能 | - 吞吐量 ≥100 任务/秒（单机） - 任务延迟 ≤30 秒（90% 分位数）。 |
| 可观测性 | - 集成 Prometheus/Grafana 监控看板 - 报警规则：任务失败率 >5% 或积压任务 >1000。 |
| 扩展性 | - 插件化架构：支持自定义触发器、执行策略、日志组件 - 核心模块与插件解耦（SPI 机制）。 |
| 安全性 | - 敏感参数加密存储（如数据库密码） - 日志脱敏（不记录敏感数据）。 |
3.2 任务配置规则
- 配置格式：支持JSON/YAML定义任务元数据，包含以下字段：json
{ "taskId": "OrderTimeoutCheck", "triggerType": "Cron|Event", "triggerExpression": "0 0/10 * * * ?", // Cron表达式或事件类名 "priority": "Medium", "retryPolicy": { "maxRetries": 3, "backoff": "Exponential" } } - 动态加载：
- 事件类需实现
IEventListener接口，框架通过反射动态实例化并绑定事件。 - 配置文件热更新：修改配置后无需重启，自动重新加载任务规则。
- 事件类需实现
4. 系统架构设计
4.1 组件图
[任务配置中心] ——(加载配置)→ [调度中心]
↓
[事件监听器工厂] ←(动态绑定)→ [IEventListener实现类]
↓
[线程池执行器]4.2 架构图
plaintext
+-------------------+ +-------------------+ +-------------------+
| 任务触发器 | | 任务调度器 | | 任务执行器 |
| - 定时触发器 | → | - 优先级队列管理 | → | - 线程池管理 |
| - 事件触发器 | | - 任务分发策略 | | - 重试策略 |
+-------------------+ +-------------------+ +-------------------+
↓
+-------------------+ +-------------------+
| 监控与日志系统 | ← | 任务状态存储 |
| - 指标采集 | | - 内存队列 |
| - 日志追踪 | +-------------------+
+-------------------+4.3 核心组件
触发器（Trigger）
- 定时触发器：基于 Cron 表达式或固定间隔触发任务。
- 事件触发器：监听外部事件（如 HTTP 请求、消息队列消息）。
- 优先级调度器：按任务优先级从队列中选取任务执行。
调度器（Scheduler）
- 任务队列：内存队列，支持优先级排序（如最小堆实现）。
- 分发策略：根据任务类型分配至快/慢线程池（
fast-pool和slow-pool）。
执行器（Executor | Worker）
- 线程池：动态配置核心线程数、队列容量、拒绝策略（如 CallerRunsPolicy）。
- 重试策略：支持指数退避（Exponential Backoff）和固定间隔重试。
监控与日志
- 指标采集：通过 Micrometer 暴露 JVM、线程池、任务吞吐量等指标。
- 日志追踪：使用 NLog 输出结构化日志，按任务 ID 关联全链路日志。
5. 技术方案
5.1 技术选型
| 组件 | 技术方案 | 说明 |
|---|---|---|
| 调度核心 | 自研轻量调度器（基于优先级队列） | 避免 Quartz 的复杂性，满足定制化需求。 |
| 配置管理 | Microsoft.Extensions.Configuration | 支持JSON/YAML热加载配置 |
| 事件绑定 | Microsoft.Extensions.DependencyInjection依赖注入 | 自动扫描并注册IEventListener类 |
| 调度器 | 基于Quartz.NET扩展 | 支持Cron与事件混合触发模式 |
| 日志组件 | NLog | 轻量级日志框架，支持 MDC 实现任务 ID 追踪。 |
| 插件化扩展 | 自研模块 | 通过 加载指定目录里的插件dll |
| 监控系统 | Prometheus + Grafana | 开箱即用的监控可视化方案。 |
5.2 关键实现
- 优先级队列：使用
PriorityBlockingQueue实现任务优先级调度。 - 退避策略：指数退避算法示例：C#
public class ExponentialBackoffRetry { public long CalculateDelay(int retryCount) { return (long)Math.Pow(2, retryCount) * 1000; // 单位：毫秒 } }
6. 关键设计细节
6.1 事件任务触发流程
- 配置解析：读取任务配置中的
triggerExpression，若为事件类名，检查是否实现IEventListener。 - 监听器注册：通过依赖注入容器动态创建事件监听器实例，订阅对应事件总线。
- 事件触发：当事件发布时，监听器捕获事件并提交任务至执行队列。
6.2 配置热更新机制
- 文件监控：使用
FileSystemWatcher监听配置文件变更。 - 原子切换：新配置解析成功后替换旧配置，避免中间状态不一致。
- 状态迁移：运行中的任务不受影响，新任务按新规则执行。
6.3 安全性增强
- 类白名单：配置中事件类名必须在预定义白名单内，防止恶意类注入。
- 反射权限：限制动态加载类的访问权限（如沙箱环境运行）。
6.4. 风险与应对
| 风险 | 应对措施 |
|---|---|
| 任务积压导致内存溢出 | 设置队列容量阈值，超限时丢弃低优先级任务并触发告警。 |
| 长任务阻塞线程池 | 分离快慢线程池，为长任务设置独立线程池；任务超时强制中断并标记失败。 |
| 进程崩溃导致任务丢失 | 集成 Supervisor 或 systemd 守护进程，异常退出后自动重启；关键任务状态持久化（可选）。 |
6.5 测试与验证
- 单元测试：覆盖任务超时、重试、优先级抢占场景。
- 压力测试：模拟1000任务/分钟，验证线程池稳定性。
- 混沌测试：强制杀死进程，验证任务恢复能力。
6.6 测试用例补充
| 测试场景 | 预期结果 |
|---|---|
| 修改Cron表达式配置 | 10秒内新任务按新Cron规则触发 |
| 事件类名配置错误 | 启动时抛出异常并记录日志，拒绝加载该任务 |
| 事件监听器内存泄漏 | 监控显示线程数稳定，无OOM |
7. 交付与验收
7.1 交付物
- 框架核心代码（Git 仓库）。
- 插件化扩展示例（如自定义事件触发器）。
- 部署文档、监控配置指南、API 使用手册。
7.2 验收标准
- 功能验收：支持定时、事件、优先级任务触发，失败重试成功率 ≥99%。
- 性能验收：单机吞吐量 ≥100 任务/秒，任务延迟 ≤30 秒（P90）。
- 监控验收：提供 Prometheus 指标看板，日志支持按任务 ID 追踪。
7.3 交付计划
| 阶段 | 目标 | 周期 |
|---|---|---|
| MVP | 定时任务+线程池执行+基础监控 | 2周 |
| V1.0 | 事件驱动+优先级队列+插件化 | 3周 |
| V1.1 | 安全加密+增强告警 | 1周 |
评审确认
- 业务方代表：___________
- 技术负责人：___________
- 日期：___________
注：此版本明确通过配置驱动任务触发规则，实现“零硬编码”的任务管理，同时通过动态绑定机制支持事件驱动的灵活性。