Linux下几种定时器的使用

一、定时器

在项目的开发过程中，经常会遇到使用定时器的情况。定时器，顾名思意，就是定时定点工作的一种机制。定时器这个东西，无论是在军事、工业甚至是航天飞行的尖端科技上都是必不可缺的。在国人心中大长志气的北斗卫星，其核心也是有一个授时系统，你也可以简单理解成一个定时器（这不太准确，人家那个复杂的多）。
Linux下，由于开源的问题，平台甚多，导致大量的类似或者相近的定时器函数，但其实常用的只有几种，其中有一些在man文档中已经明确指出不建议再使用，当然还有一些高手自己编写了自己的高精度定时器，但弄明白了下面的这几种，基本就好理解他们的了。

二、主要的定时器类型

1、sleep():
在不同的Gcc版本编译器，使用的头文件可能略有不同，如果不清楚，查一下资料即可。它主要是让当前线程睡眠指定的秒数，注意是second，秒。其函数原型是：

 unsigned int sleep(unsigned int seconds);

其返回值代表被打断定时后，剩余的定时器时间，和下面的定时器有相同的效果。
看一个例子：

#include <unistd.h>  #include <windows.h>#include<stdio.h>int main(){int a = 1;printf("test");sleep(a);        /* VC 使用Sleep*/printf("ok");return 0;}

它的缺点是精度不太高，而且容易受信号机制影响，太多定时器有可能导致进程的整体挂起。

2、usleep():
这个函数精度比较高，但是基本各个平台都已经不再推荐使用。它是非线程安全的。不过值得一提的是，虽然精度高，但精度却不怎么靠谱。其函数原型如下：

 #include <unistd.h>
int  usleep(int micro_seconds);

usleep功能把进程挂起一段时间，单位是微秒（百万分之一秒）。如果返回0表示成功，否则表示出现了错误，可以查看ERRORS的信息来确定错误原因。

3、nanosleep()
这个函数是内核从2.0时才提供的一个函数，这个可以推荐使用替代usleep（）这个函数，它的精度更高到了纳秒（1秒= 1000^3纳秒）。它可以使当前进程暂停到指定时间后恢复执行。调用nanosleep将导致进程进入TASK_INTERRUPTIBLE,从而使信号进入TASK_RUNNING状态。所以一定要小心，这极有可能在没有到达指定时间前而被其它信号唤醒。可以通过判断返回值来判断是否出现这种情况（返回-1），在这种情况下，可以在rem中查询剩余的时间。它的函数原型是：

int nanosleep(const struct timespec * req, struct timespec * rem);struct timespec
{time_t  tv_sec;         // secondslong    tv_nsec;        // nanoseconds
};

这个函数有点一定要记清楚，这个和下面的select()函数有些类似，就是你的时间值要不断的重设才能保证你的时间的间隔的准确性（虽然他不太准确），原因是，他有可能在信号被触发后返回时，保留住了余下的时间，再回去仍然会继续这个时间。不过sleep() usleep()都是调用这个函数的。
4、select()：
这个函数其实非常强大的，学过网络编程的同学们可能都知道它可以做一种网络通信机制存在，当然，这里它也是可以做为定时器函数使用的。它的函数原型如下：

int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

简单的例子：

struct timval tv;
while(true)
{tv.tv_sec = 2;tv.tv_usec = 0;int ret = select(maxfd+1, &readfd, NULL, NULL, &tv);
};

在前面提到过，select函数中的最后一个参数，需要在循环中设置，每次循环要重新设置。如果设在循环外面，当循环执行起来后，每次循环select都会修改tv的值，tv的值越来越小，导致最后会产生select函数这tv时间内收不到有效时间，而返回-1，造成错误。linux系统对select()的实现中会修改参数tv为剩余时间。所以在循环内部使用函数select的时候一定要在循环内部初始化时间参数。

三、分析

以上就是常见的定时器使用的方法，LINUX下开源，所以也没有什么必须一说，要找最合适的。函数nanosleep()是在POSIX规范中的，该函数可以替代usleep()，它的精度是纳秒级，虽然在上面也说明了它的缺点，但是还是相对来说比较好的。在Solaris的多线程环境下编译器会自动把usleep()连接成nanosleep()。短时间的延时，推荐使用Linux下用select函数，它的定时精度相对来说还是准确的.
不过一定要注意的是，这种函数再精确，其实还是要根据具体的硬件来确定，毕竟所有的OS的定时器的定时精度都是从硬件来发生的。这种情况在开发嵌入式程序时需要特别注意。在普通PC上开发，一般来说没有什么这方面的瓿。在这些函数之外，可能还会有相类似的函数，比如：pselect()，poll等，都可以做为定时器，还有一些通过click函数来达到类似定时器效果的都可以，在实际情况中，自由把握。
最后再提醒一下，要多看文档，现在版本更迭的太快，一定不要大意。

四、信号打断

在前面提到了，定时器函数有可能被其它信号打断，从而导致精度不准确，下面给出一个例子，有兴趣可以在电脑上测试一下就明白了

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>void test_handler(int sig)
{printf(" signal number is %d\n", sig);
}int main(int argc,char**argv)
{unsigned int time = 10;signal(SIGINT, test_handler);printf("start timer!\n");unsigned int ret = sleep(time);/*do{ret = sleep(time);}while(ret > 0);/*printf("end timer!-- %u\n",ret);return 0;
}

你可以在程序运行是使用ctrl+c打断一下看看效果，如果不想被打断怎么办？前面提到过返回值代表余下的时间，可以用一个循环将剩余的时间执行完成即可(注释部分)。

五、总结

定时器的用法看似挺基础，其实在开发中，应用的极其普遍，在其中演化的各种应用也相当复杂，同学们如果有兴趣可以看看网上高手们的代码，你就会发现，写代码其实既容易，又极其不容易。要想达到后者，就得把前者搞得明明白白白，透透彻彻。