Linux下的多线程定时器实现

一、功能:

编写一个程序库，实现定时器的功能,它能为用户提供在同一进程中多次使用的定时器。

二、实现

#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <sys/queue.h>#include <sys/time.h>#include <pthread.h>#include <errno.h>#define DEFAULT_INTERVAL 1int TIMER_CNT = 0;class Timer;                //定时器class TimerManager;         //定时器管理器class TimerManager {    friend class Timer;     //友元类,Timer类可分享此类的方法public:    typedef enum {        TIMER_MANAGER_STOP=0,        TIMER_MANAGER_START    }TimerManagerState;    static TimerManager *instance();    //当前实例    void start();                       //启动当前线程，运行process函数    void stop();                        //终止当前线程    void dump();                        //清理当前剩下的无用定时器    void add_timer(Timer *vtimer);      //线程安全的增加定时器    void remove_timer(Timer *vtimer);   //线程安全的移除定时器protected:    static void *process(void *);private:    TimerManager();    void add_timer_unsafe(Timer *vtimer);   //线程非安全的增加定时器，本类使用    void remove_timer_unsafe(Timer *vtimer);//线程非安全的移除定时器，本类使用    static TimerManager *m_instance;    static pthread_mutex_t workmutex;    TimerManagerState m_state;    LIST_HEAD(,Timer) list_;                //链表头    static int mark;};class Timer {    friend class TimerManager;public:    typedef enum {        TIMER_IDLE = 0,        TIMER_ALIVE,        TIMER_TIMEOUT    }TimerState;    Timer(int vinterval,void (*vfunc)(void *),void *vdata);    void start();                           //把自己添加进定时器管理器的链表里    void stop();                            //把自己从定时器管理器的链表里移除    void reset(int vinterval);              //重置    ~Timer();private:    int id;                                 //当前定时器的ID    int m_interval;                         //定时器的定时时间，单位为秒    int m_counter;                          //还剩下多少时间，单位为微秒    TimerState m_state;                     //当前定时器的状态    void (*m_func)(void *);    void *m_data;    LIST_ENTRY(Timer) entry_;               //当前定时器在链表中的地址};TimerManager *TimerManager::m_instance;pthread_mutex_t TimerManager::workmutex;TimerManager::TimerManager() {    pthread_mutex_init(&workmutex,NULL);}TimerManager *TimerManager::instance() {    if (m_instance == NULL) {        pthread_mutex_lock(&workmutex);        if (m_instance == NULL)            m_instance = new TimerManager();        pthread_mutex_unlock(&workmutex);    }    return m_instance;}void TimerManager::start() {    if (m_state == TIMER_MANAGER_STOP) {        m_state = TIMER_MANAGER_START;        pthread_t pid;        int res = pthread_create(&pid,NULL,process,this);        if (res != 0) {            printf("pthread_create is failed\n");            exit(EXIT_FAILURE);        }    }}void TimerManager::stop() {    this->m_state = TIMER_MANAGER_STOP;}void TimerManager::dump() {    Timer *item;    pthread_mutex_lock(&workmutex);    LIST_FOREACH(item,&(this->list_),entry_) {        if (item->m_counter == 0) {            printf("Timer%d will be dumped!\n",(int)item->m_data);            item->stop();        }    }    pthread_mutex_unlock(&workmutex);}void *TimerManager::process(void *arg) {    pthread_detach(pthread_self());    TimerManager *manage = (TimerManager *)arg;    Timer *item;    struct timeval start,end;    int delay;    struct timeval tm;    gettimeofday(&end,0);    while (manage->m_state == TIMER_MANAGER_START) {        tm.tv_sec = 0;        tm.tv_usec = DEFAULT_INTERVAL * 1000;        start.tv_sec = end.tv_sec;        start.tv_usec = end.tv_usec;        while (select(0,0,0,0,&tm) < 0 && errno == EINTR);        gettimeofday(&end,0);        delay = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000;        delay += (end.tv_usec - start.tv_usec);        pthread_mutex_lock(&manage->workmutex);        LIST_FOREACH(item, &(manage->list_), entry_) {            //printf("m_data = %d m_counter = %d ",item->m_data,item->m_counter);            if ( item->m_counter < delay)                item->m_counter = 0;            else                 item->m_counter -= delay;            //printf("m_data = %d m_counter = %d\n",item->m_data,item->m_counter);            if (item->m_counter == 0) {                if (item->m_func)                    item->m_func(item->m_data);                manage->remove_timer_unsafe(item);                item->m_state = Timer::TIMER_TIMEOUT;            }        }        pthread_mutex_unlock(&manage->workmutex);    }}void TimerManager::add_timer(Timer* vtimer) {    pthread_mutex_lock(&workmutex);    LIST_INSERT_HEAD(&(this->list_),vtimer,entry_);    pthread_mutex_unlock(&workmutex);}void TimerManager::remove_timer(Timer* vtimer) {    pthread_mutex_lock(&workmutex);    LIST_REMOVE(vtimer, entry_);    pthread_mutex_unlock(&workmutex);}void TimerManager::add_timer_unsafe(Timer* vtimer) {    LIST_INSERT_HEAD(&(this->list_),vtimer,entry_);}void TimerManager::remove_timer_unsafe(Timer* vtimer) {    LIST_REMOVE(vtimer, entry_);}

还有一个类的代码先不上传，这是我们正在学的Linux一个实验，上传的话万人都交这个代码给老师了。

三、总结:

1、按照之前我写代码的习惯，都是先声明一个类A,，接着依次实现A的方法，然后再声明一个类B，接着依次实现B的方法。

按照这个习惯，如果类A在类B的前面声明，如果类A要调用类B中的方法，就必须在定义之前声明class A，class B，接着把类A声明为类B的友元类，还要把实现放在两个类定义的后面，才不会出错。

按照这个习惯，如果类A要调用类B的方法，类B要调用A的方法，这个要怎么办？到底哪个类放在前面？和上面的情况相似。我们一定要保证某个类在调用另一个类的对象，另一个类的方法都已经实现。否则会出现类似invalid use of incomplete type ‘struct Timer’这样的错误。

2、当类中声明了静态变量，而且未初始化。这时候要在类外单独再声明一次静态变量，这样系统会自动给这些变量分配全局内存空间。这样，后面就可以放心地对静态变量进行赋值了。不然会出现类似于undefined reference to `TimerManager::m_instance'这样的错误。

3、程序中出现了死锁，process中用lock和unlock锁起一段代码，而这段代码中又有用lock和unlock锁起一段断码，这样后一段代码无法执行切程序处于挂起等待状态。

4、我的实现是通过select不断的检查时间，可是select这个函数调用占用了一些时间导致精度误差。如果我尽量少调用select函数，那么实时性不够，如果调用次数很多，那么精确度又不够。在我的代码中折中，选取1s作为调用select的间隔。

5、当Timermanager类调用自身的add_timer_于remove_timer_时可能会发生一些错误，因为没有加锁，但是加锁了就马上死锁，这个问题尚待解决。

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