读Muduo源码笔记---8(定时器)

muduo的定时器由三个类实现，TimerId、Timer、TimerQueue。

1、采用timer_create函数得到定时器对象

timerfd_create把时间变成了一个文件描述符，该“文件”在定时器超时的那一刻变得可读，这样就能很方便的融入到select/poll框架中，用统一的方式来处理I/O和超时事件，这正是Reactor模式的长处。

2、Timer类

Timer是对定时器的高层次抽象，封装了定时器的一些参数，例如超时回调函数、超时时间、超时时间间隔、定时器是否重复、定时器的序列号。其函数大都是设置这些参数，run()用来调用回调函数，restart()用来重启定时器（如果设置为重复）。

class Timer : boost::noncopyable
{public:void run() const  //run函数来调用回调函数{callback_();}Timestamp expiration() const  { return expiration_; }bool repeat() const { return repeat_; }int64_t sequence() const { return sequence_; }void restart(Timestamp now);static int64_t numCreated() { return s_numCreated_.get(); }private:const TimerCallback callback_;//超时回调函数Timestamp expiration_;        //超时时间const double interval_;       //超时时间间隔const bool repeat_;           //定时器是否重复const int64_t sequence_;      //定时器的序列号static AtomicInt64 s_numCreated_;
};//重复定时
void Timer::restart(Timestamp now)
{if (repeat_)//定时器是否重复{expiration_ = addTime(now, interval_);//计算超时时间}else{expiration_ = Timestamp::invalid();//return Timestamp()获取一个无效时间}
}

3、TimerQueue

TimerQueue的接口很简单，只有两个函数addTimer()和cancel()。它的内部有channel，和timerfd相关联。添加新的Timer后，在超时后，timerfd可读，会处理channel事件，之后调用Timer的回调函数；在timerfd的事件处理后，还有检查一遍超时定时器，如果其属性为重复还有再次添加到定时器集合中。

class TimerQueue : boost::noncopyable
{public:TimerQueue(EventLoop* loop);~TimerQueue();////// Schedules the callback to be run at given time,/// repeats if @c interval > 0.0.////// Must be thread safe. Usually be called from other threads.// 一定是线程安全的，可以跨线程调用。通常情况下被其它线程调用。TimerId addTimer(const TimerCallback& cb,Timestamp when,double interval);void cancel(TimerId timerId);private:// FIXME: use unique_ptr<Timer> instead of raw pointers.// unique_ptr是C++ 11标准的一个独享所有权的智能指针// 无法得到指向同一对象的两个unique_ptr指针// 但可以进行移动构造与移动赋值操作，即所有权可以移动到另一个对象（而非拷贝构造）typedef std::pair<Timestamp, Timer*> Entry;typedef std::set<Entry> TimerList;typedef std::pair<Timer*, int64_t> ActiveTimer;typedef std::set<ActiveTimer> ActiveTimerSet;// 以下成员函数只可能在其所属的I/O线程中调用，因而不必加锁。// 服务器性能杀手之一是锁竞争，所以要尽可能少用锁void addTimerInLoop(Timer* timer);void cancelInLoop(TimerId timerId);// called when timerfd alarmsvoid handleRead();// move out all expired timers// 返回超时的定时器列表std::vector<Entry> getExpired(Timestamp now);void reset(const std::vector<Entry>& expired, Timestamp now);bool insert(Timer* timer);EventLoop* loop_;        // 所属EventLoopconst int timerfd_;Channel timerfdChannel_;// Timer list sorted by expirationTimerList timers_;   // timers_是按到期时间排序// for cancel()// timers_与activeTimers_保存的是相同的数据// timers_是按到期时间排序，activeTimers_是按对象地址排序ActiveTimerSet activeTimers_;bool callingExpiredTimers_; /* atomic */ActiveTimerSet cancelingTimers_;  // 保存的是被取消的定时器
};//.cpp
void resetTimerfd(int timerfd, Timestamp expiration)
{// wake up loop by timerfd_settime()struct itimerspec newValue;struct itimerspec oldValue;bzero(&newValue, sizeof newValue);bzero(&oldValue, sizeof oldValue);newValue.it_value = howMuchTimeFromNow(expiration);int ret = ::timerfd_settime(timerfd, 0, &newValue, &oldValue);//启动和停止定时器；0表示相对时间，第三个参数视为相对于调用timerfd_settime()时间点的相对时间，第四个返回定时器的前一设置if (ret){LOG_SYSERR << "timerfd_settime()";}
}bool TimerQueue::insert(Timer* timer)
{loop_->assertInLoopThread();assert(timers_.size() == activeTimers_.size());bool earliestChanged = false;Timestamp when = timer->expiration();//获取定时时间TimerList::iterator it = timers_.begin();//获取定时列表中的迭代器if (it == timers_.end() || when < it->first)//判断定时列表是否为空或者当前插入时间是否小于列表中的第一个{earliestChanged = true;}
//插入两个时间列表中TimerList，ActiveTimerSet{std::pair<TimerList::iterator, bool> result= timers_.insert(Entry(when, timer));assert(result.second); (void)result;}{std::pair<ActiveTimerSet::iterator, bool> result= activeTimers_.insert(ActiveTimer(timer, timer->sequence()));assert(result.second); (void)result;}assert(timers_.size() == activeTimers_.size());return earliestChanged;
}//添加定时器到列表
void TimerQueue::addTimerInLoop(Timer* timer)
{loop_->assertInLoopThread();bool earliestChanged = insert(timer);//插入到定时列表中if (earliestChanged){resetTimerfd(timerfd_, timer->expiration());//定时列表为空或插入的时间比定时列表中的小更新定时器定时时间}
}//获取超时时间，并保存在vector中
std::vector<TimerQueue::Entry> TimerQueue::getExpired(Timestamp now)
{assert(timers_.size() == activeTimers_.size());std::vector<Entry> expired;Entry sentry(now, reinterpret_cast<Timer*>(UINTPTR_MAX));TimerList::iterator end = timers_.lower_bound(sentry);//最后一个小于指定时间的下一个位置assert(end == timers_.end() || now < end->first);std::copy(timers_.begin(), end, back_inserter(expired));//将满足超时的Entry拷贝到expired中timers_.erase(timers_.begin(), end);//在timers_列表中删除for (std::vector<Entry>::iterator it = expired.begin();it != expired.end(); ++it)                        //将满足超时条件的timer从activeTimers_删去{ActiveTimer timer(it->second, it->second->sequence());size_t n = activeTimers_.erase(timer);assert(n == 1); (void)n;}assert(timers_.size() == activeTimers_.size());return expired;   //返回满足超时的Entry的vector
}void TimerQueue::reset(const std::vector<Entry>& expired, Timestamp now)
{Timestamp nextExpire;//遍历超时时间数组，查找每一个timer是否设置为repeat且该定时器没有被放在cancelingTimers_中for (std::vector<Entry>::const_iterator it = expired.begin();it != expired.end(); ++it)     {ActiveTimer timer(it->second, it->second->sequence());if (it->second->repeat()&& cancelingTimers_.find(timer) == cancelingTimers_.end()){//满足条件，更新定时器启动时间it->second->restart(now);//将其放入列表中insert(it->second);}else  //不满足条件删除timer{// FIXME move to a free listdelete it->second; // FIXME: no delete please}}if (!timers_.empty())//最后判断timers_是否为空，不为空将第一个元素的值的expiration取出。{nextExpire = timers_.begin()->second->expiration();}if (nextExpire.valid()){resetTimerfd(timerfd_, nextExpire);}
}//chanel的回调函数，判断timerfd是可读，这也就是在插入定时时间是更新timerfd的原因
void TimerQueue::handleRead()
{loop_->assertInLoopThread();Timestamp now(Timestamp::now());//获取当前时间readTimerfd(timerfd_, now);//判断是否可读，主要是通过read(timerfd, &howmany, sizeof howmany)不可读则阻塞std::vector<Entry> expired = getExpired(now);//获取超时timer，callingExpiredTimers_ = true;cancelingTimers_.clear();// safe to callback outside critical sectionfor (std::vector<Entry>::iterator it = expired.begin();//对每一个超时的timer执行对应的回调函数it != expired.end(); ++it){it->second->run();}callingExpiredTimers_ = false;reset(expired, now);
}//取消
void TimerQueue::cancelInLoop(TimerId timerId)
{loop_->assertInLoopThread();assert(timers_.size() == activeTimers_.size());ActiveTimer timer(timerId.timer_, timerId.sequence_);ActiveTimerSet::iterator it = activeTimers_.find(timer);//在活跃列表中查找到对应的项if (it != activeTimers_.end()){//将其在两个列表中删除size_t n = timers_.erase(Entry(it->first->expiration(), it->first));assert(n == 1); (void)n;delete it->first; // FIXME: no delete pleaseactiveTimers_.erase(it);}else if (callingExpiredTimers_) //若不在判断callingExpiredTimers_{cancelingTimers_.insert(timer);//说明其在超时处理中从activeTimers_中取出，因此，把它插入//cancelingTimers_}assert(timers_.size() == activeTimers_.size());
}

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