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0804-----Linux基础----------定时器之 timerfd
1.timerfd 的基本用法
1.1 timerfd 系列的定时器采用的不是信号，而是 fd 可读，常用的函数有 timerfd_create 、timerfd_settime 和 timerfd_gettime, 这些函数的功能和用法也比较浅显，这里用一个简单的例子（1.2）来说明其用法，create 参数中 CLOCK_REALTIME 是一个相对时间，当系统时间被更改时会进行调整，还有一个参数CLOCK_MONOTONIC，它是绝对时间，更改系统时间对它没有影响，这里flags一般设为0，前面说到，定时器到期表现为 timerfd 可读，因此就可以把该fd加入到IO复用模型当中去（1.3）。
1.2 创建一个定时器，设置好时间间隔结构体的参数，开启定时器，这样一个定时器就可以工作了，但是这里要注意，timerfd 定时器到期时表现为该 fd 有数据可读，因此一旦到时，一定要把数据 read 出去，不然定时器就无法正常工作。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/timerfd.h>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)/* * 定时器timerfd的基础用法 */int main(int argc, const char *argv[]){ //创建定时器的fd int timerfd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0); if(timerfd == -1) ERR_EXIT("timerfd_create"); //开启定时器，并设置定时器的时间 struct itimerspec new_value; // const memset(&new_value, 0, sizeof new_value); new_value.it_value.tv_sec = 5; //初始到期时间 new_value.it_interval.tv_sec = 1; //之后的间隔时间 if(timerfd_settime(timerfd, 0, &new_value, NULL) == -1) ERR_EXIT("timerfd_settime"); char buf[1024] = {0}; int ret; while((ret = read(timerfd, buf, sizeof buf)) > 0){ printf("ret = %d, read data:%s\n", ret, buf); // } close(timerfd); return 0;}1.3 将timer和poll一起使用，timerfd 加入到 poll 的监听数组中，当 timer 到期，poll 就会监听到该 timerfd。这里 poll 采用的是水平触发模式，也就是说对于某 fd 可读，如果不做 read 处理，那么下次会再次返回该 fd，即该 fd一直可读，等待着被读出去，如果不读出去，就一直被触发，那么定时器就没用了。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <poll.h>#include <sys/timerfd.h>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)/* * 定时器timerfd 和 epoll 一起使用 */int main(int argc, const char *argv[]){ //创建定时器的fd int timerfd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0); if(timerfd == -1) ERR_EXIT("timerfd_create"); //开启定时器，并设置定时器的时间 struct itimerspec new_value; // const memset(&new_value, 0, sizeof new_value); new_value.it_value.tv_sec = 5; //初始到期时间 new_value.it_interval.tv_sec = 1; //之后的间隔时间 if(timerfd_settime(timerfd, 0, &new_value, NULL) == -1) ERR_EXIT("timerfd_settime"); char buf[1024] = {0}; struct pollfd event[1]; event[0].fd = timerfd; event[0].events = POLLIN; while(1){ int ret = poll(event, 1, 10000);//等待的最长时间是10s if(ret == -1) ERR_EXIT("poll"); else if(ret == 0) printf("timeout\n"); else{ if(read(timerfd, buf, sizeof buf) == -1) //这里如果不read 会一直被触发 ERR_EXIT("read"); printf("foobar....\n"); } }}1.4 一个Timer类，这里把 timerfd 类的函数封装成类，由用户提供定时器到期时要执行的操作（即使用函数回调），这样做的好处，也就是面向对象的好处，对外界提供接口函数，需要时直接用对象调用，更加安全。
#ifndef __TIMER_H__#define __TIMER_H__#include "NonCopyable.h"#include <functional>#include <sys/timerfd.h>class Timer : NonCopyable{ public: typedef std::function<void ()> TimerCallback; //定时器回调函数类型 Timer(); ~Timer(); void setTimer(int init_val, int inter_val); //参数为初始到期时间 和 以后每次的间隔时间 void setCallback(const TimerCallback &callback); void runTimer(); private: int timerfd_; struct itimerspec howlong_; TimerCallback callback_; //用户自定义的逻辑};#endif /*__TIMER_H__*/#include "Timer.h"#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <poll.h>#include <iostream>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)Timer::Timer(){ timerfd_ = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, 0); if(timerfd_ == -1) ERR_EXIT("timer_create"); memset(&howlong_, 0, sizeof howlong_);}Timer::~Timer(){ close(timerfd_);}void Timer:: setTimer(int init_val, int inter_val){ //参数 howlong_.it_value.tv_sec = init_val; howlong_.it_interval.tv_sec = inter_val;}void Timer::setCallback(const TimerCallback &callback){ callback_ = callback;}void Timer::runTimer(){ //开启定时器 if(timerfd_settime(timerfd_, 0, &howlong_, NULL) == -1) ERR_EXIT("timerfd_settime"); struct pollfd event[1]; event[0].fd = timerfd_; event[0].events = POLLIN; char buf[1024]; int ret; while(1){ ret = poll(event, 1, 1000); //每隔1s 轮询一次 if(ret == -1) ERR_EXIT("poll"); else if(ret == 0) std::cout << "timerout" << std::endl; else{ if(read(timerfd_, buf, sizeof buf)== -1) ERR_EXIT("read"); callback_(); //调用用户逻辑 } }}#include "Timer.h"#include <iostream>using namespace std;void func(){ cout << "hello world" << endl;}int main(int argc, const char *argv[]){ Timer tm; tm.setTimer(3, 1); tm.setCallback(func); tm.runTimer(); return 0;}2.Timer 和 Thread 类的组合
2.1 程序编写思路：
a）把用户逻辑 bind 到 Timer 里面；
b）把Timer 的 runTimer 方法bind 到 Thread 里面；
c）也就是说，把 Timer 的操作封装到线程里，执行线程也就是开启定时器。
2.2 源程序清单
a）Thread.h Thread.cpp
#ifndef __THREAD_H__#define __THREAD_H__#include "NonCopyable.h"#include <pthread.h>#include <functional>class Thread : NonCopyable{ public: typedef std::function<void ()> ThreadCallback; Thread(); explicit Thread(const ThreadCallback &callback); ~Thread(); void setCallback(const ThreadCallback &callback); void start(); void join(); private: static void *thread_func(void *); pthread_t tid_; ThreadCallback callback_; bool isStarted_;};#endif /*__THREAD_H__*/#include "Thread.h"Thread::Thread() :tid_(-1), isStarted_(false){}Thread::Thread(const ThreadCallback &callback) :tid_(-1), isStarted_(false), callback_(callback){}Thread::~Thread(){ if(isStarted_) pthread_detach(tid_);}void Thread::setCallback(const ThreadCallback &callback){ callback_ = callback;}void Thread::start(){ isStarted_ = true; pthread_create(&tid_, NULL, thread_func, this);}void Thread::join(){ isStarted_ = false; pthread_join(tid_, NULL);}void *Thread::thread_func(void *arg){ Thread *pt = static_cast<Thread *>(arg); pt->callback_(); return NULL;}
b) test_timer.cpp
#include "Timer.h"#include "Thread.h"#include <iostream>using namespace std;/* * 使用类的组合 Thread 和 Timer 类 */class TimerThread{ public: TimerThread(); void print(); //定时器到期时 执行的函数 void startTimerThread(); private: Thread thread_; Timer timer_;};TimerThread::TimerThread(){}void TimerThread::print(){ cout << "hello world" << endl;}void TimerThread::startTimerThread(){ timer_.setTimer(3, 1); timer_.setCallback(bind(&TimerThread::print, this)); // 线程类用来封装Timer的操作 thread_.setCallback(bind(&Timer::runTimer, &timer_)); thread_.start(); thread_.join();}int main(int argc, const char *argv[]){ TimerThread tt; tt.startTimerThread(); return 0;}
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