Linux下定时器的使用

Linux下应用层定时器本来有好几种，大伙可以去搜索其他帖子博客，这里我主要描述我在使用setitimer时候遇到的问题，话不多说，直接上代码吧

例子一：只有定时器任务，为模拟复杂，我特意加个锁操作

// lock_timmer_test.cpp

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <linux/types.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h> 
using namespace std;

//互斥锁
class MutexLock
{
public:
    MutexLock(){ pthread_mutex_init(&m_stMutex, NULL); }
    ~MutexLock(){ pthread_mutex_destroy(&m_stMutex); }

    void lock(){  pthread_mutex_lock(&m_stMutex);}
    int unlock() {return pthread_mutex_unlock(&m_stMutex); }

    bool trylock(){ return pthread_mutex_trylock(&m_stMutex) == 0;}
    pthread_mutex_t* getMutexPtr(){ return &m_stMutex;}
private:
    pthread_mutex_t m_stMutex;
};


MutexLock test_mutex;
int timestep = 1;  //定时器的时间间隔

//五秒切换插入map顺序
void timeout_cb(int sig)
{
    test_mutex.lock();
    std::cout<<"  timer lock : "<<std::endl;
    test_mutex.unlock();
}


//开启定时器
void set_timer() 
{   
    struct sigaction sigact;
    sigact.sa_flags =  0;
    sigact.sa_handler = timeout_cb; // 设置定时器的回调函数
    sigemptyset(&sigact.sa_mask);
    sigaction(SIGALRM, &sigact, NULL);

    // //结构成员it_value指定首次定时的时间，
    // // 结构成员it_interval指定下次定时的时间
    // // 定时器工作时，先将it_value的时间值减到0，
    // // 发送一个信号，再将it_value赋值为it_interval的值，重新开始定时，如此反复。
    struct itimerval itv;
    itv.it_interval.tv_sec = timestep;
    itv.it_interval.tv_usec = 0;
    itv.it_value.tv_sec = timestep;
    itv.it_value.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL);
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
    set_timer();
    while(true)
    {
        // test_mutex.lock();
        // std::cout<<"               main lock"<<std::endl;
        // test_mutex.unlock();
    }

    return 0;
}

编译：g++ lock_timmer_test.cpp 运行： ./a.out

运行结果证明：的确每隔timestep，回调函数就会被调用，执行特定任务

举例二：问题引申一下，我们把上述代码中main函数中的注释去掉，这时候会发生奇怪现象，整个程序会在回调调用的之后死锁，如图所示：

回调函数做的操作复杂后，可能由于调度问题或者是我自己代码没写好还是其他原因，在本例中，会出现死锁问题，查了相应的资料，有人建议回调函数不要太复杂，可能由于CPU调度问题和定时事件太短的而造成不确定因素。  

所以在使用setitimer()的时候，我们尽量**不要让回调函数做过于复杂的操作，最好只是做某些标志位的置位操作就好。**

详情参见例四。

举例三：使用setitimer()定时器的时候，貌似不支持多个定时器的设置，详情看代码及运行结果，具体原因是什么，还请各位知道的指教指教。

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <linux/types.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h> 

using namespace std;

//互斥锁
class MutexLock
{
public:
    MutexLock(){ pthread_mutex_init(&m_stMutex, NULL); }
    ~MutexLock(){ pthread_mutex_destroy(&m_stMutex); }

    void lock(){  pthread_mutex_lock(&m_stMutex);}
    int unlock() {return pthread_mutex_unlock(&m_stMutex); }

    bool trylock(){ return pthread_mutex_trylock(&m_stMutex) == 0;}
    pthread_mutex_t* getMutexPtr(){ return &m_stMutex;}
private:
    pthread_mutex_t m_stMutex;
};


MutexLock test_mutex;
int timestep = 1;

//五秒切换插入map顺序
void timeout_cb(int sig)
{
    test_mutex.lock();
    std::cout<<"  timer lock : "<<std::endl;
    test_mutex.unlock();
}
//五秒切换插入map顺序
void timeout_cb2(int sig)
{
    test_mutex.lock();
    std::cout<<"  timer2 lock : "<<std::endl;
    test_mutex.unlock();
}

void set_timer() 
{   
    struct sigaction sigact;
    sigact.sa_flags =  0;
    sigact.sa_handler = timeout_cb; //定时器回调函数
    sigemptyset(&sigact.sa_mask);
    sigaction(SIGALRM, &sigact, NULL);

    // //结构成员it_value指定首次定时的时间，
    // // 结构成员it_interval指定下次定时的时间
    // // 定时器工作时，先将it_value的时间值减到0，
    // // 发送一个信号，再将it_value赋值为it_interval的值，重新开始定时，如此反复。
    struct itimerval itv;
    itv.it_interval.tv_sec = 2*timestep;
    itv.it_interval.tv_usec = 0;
    itv.it_value.tv_sec = 2*timestep;
    itv.it_value.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL);
}
//设置uuid五秒切换插入顺序的定时器
void set_timer2() 
{   
    struct sigaction sigact;
    sigact.sa_flags =  0;
    sigact.sa_handler = timeout_cb2; 
    sigemptyset(&sigact.sa_mask);
    sigaction(SIGALRM, &sigact, NULL);

    // //结构成员it_value指定首次定时的时间，
    // // 结构成员it_interval指定下次定时的时间
    // // 定时器工作时，先将it_value的时间值减到0，
    // // 发送一个信号，再将it_value赋值为it_interval的值，重新开始定时，如此反复。
    struct itimerval itv;
    itv.it_interval.tv_sec = timestep;
    itv.it_interval.tv_usec = 0;
    itv.it_value.tv_sec = timestep;
    itv.it_value.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL);
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    set_timer();
    set_timer2();
    while(true)
    {
        // test_mutex.lock();
        // std::cout<<"               main lock"<<std::endl;
        // test_mutex.unlock();
    }

    return 0;
}

运行结果：

从运行结果中可以看出，只有第二个定时器在运行，第一个被覆盖了，这对于我们想要同时设置两种定时器的需求，貌似得不到解决（知识点的局限，应该是我们代码有问题，还请大牛解答）。

所以针对需要设置多个定时器，我最后推荐使用select，或者使用libevent库中的定时器，具体参见例五，libevent的Timmer。

举例四：定时器回调函数只做标志位置位操作，另开一个线程，根据标志位做相应的操作。

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <linux/types.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h> 

using namespace std;

//互斥锁
class MutexLock
{
public:
    MutexLock(){ pthread_mutex_init(&m_stMutex, NULL); }
    ~MutexLock(){ pthread_mutex_destroy(&m_stMutex); }

    void lock(){  pthread_mutex_lock(&m_stMutex);}
    int unlock() {return pthread_mutex_unlock(&m_stMutex); }

    bool trylock(){ return pthread_mutex_trylock(&m_stMutex) == 0;}
    pthread_mutex_t* getMutexPtr(){ return &m_stMutex;}
private:
    pthread_mutex_t m_stMutex;
};


MutexLock test_mutex;
int timestep = 1;
bool time_is_now = false;


//五秒切换插入map顺序
void timeout_cb(int sig)
{
   time_is_now = !time_is_now;
}


void set_timer() 
{   
    struct sigaction sigact;
    sigact.sa_flags =  0;
    sigact.sa_handler = timeout_cb; //定时器回调函数
    sigemptyset(&sigact.sa_mask);
    sigaction(SIGALRM, &sigact, NULL);

    // //结构成员it_value指定首次定时的时间，
    // // 结构成员it_interval指定下次定时的时间
    // // 定时器工作时，先将it_value的时间值减到0，
    // // 发送一个信号，再将it_value赋值为it_interval的值，重新开始定时，如此反复。
    struct itimerval itv;
    itv.it_interval.tv_sec = 2*timestep;
    itv.it_interval.tv_usec = 0;
    itv.it_value.tv_sec = 2*timestep;
    itv.it_value.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL);
}


void* lokc_unlock(void * arg)
{
    while(true)
    {
        if(time_is_now)
        {
            test_mutex.lock();
            std::cout<<"  timer lock : "<<std::endl;
            test_mutex.unlock();
            time_is_now = false;// 置位
        }
    }
   
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
    set_timer();

    pthread_t autorecv_child_thread;

    int res;
    if((res=pthread_create(&autorecv_child_thread,NULL,lokc_unlock, NULL))!=0)
    {
        std::cout<<"111111111111111"<<std::endl;
        return -1;
    }

    if( (res = pthread_detach(autorecv_child_thread) ) != 0 )
    {
        std::cout<<"2222222222222222"<<std::endl;
        return -1;
    }

    while(true)
    {
        usleep(100000);
        test_mutex.lock();
        std::cout<<"               main lock"<<std::endl;
        test_mutex.unlock();
    }

    return 0;
}

运行结果：

从运行结果中可以看出： 定时器回调函数只做简单任务，复杂任务交由子线程处理，这样不会出什么问题。

举例五：使用libevent的Timmer（即select模式使用定时任务）

当需要多个定时任务同时定时操作的时候，因为本人暂时还没有找到setitimer的正确用法，因此不得不借用libevent的Timmer来实现，当然直接用select也可以，可以去搜索相应资料学习。

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <linux/types.h>
#include <sched.h>
#include <pthread.h> 
#include <event2/event.h>
#include <event2/thread.h>
#include <event2/event-config.h>
using namespace std;

//互斥锁
class MutexLock
{
public:
    MutexLock(){ pthread_mutex_init(&m_stMutex, NULL); }
    ~MutexLock(){ pthread_mutex_destroy(&m_stMutex); }

    void lock(){  pthread_mutex_lock(&m_stMutex);}
    int unlock() {return pthread_mutex_unlock(&m_stMutex); }

    bool trylock(){ return pthread_mutex_trylock(&m_stMutex) == 0;}
    pthread_mutex_t* getMutexPtr(){ return &m_stMutex;}
private:
    pthread_mutex_t m_stMutex;
};

MutexLock test_mutex;
int timestep = 1;

//五秒切换插入map顺序
void timeout_cb(int fd, short event, void *params)
{
    test_mutex.lock();
    std::cout<<"   timmer1  lock"<<std::endl;
    test_mutex.unlock();
}

void timeout_cb2(int fd, short event, void *params)
{
    test_mutex.lock();
    std::cout<<"                  timmer2  lock"<<std::endl;
    test_mutex.unlock();
}


void* lokc_unlock(void * arg)
{
    event_base* base = event_base_new(); 

    struct event *timeout = NULL;
    struct timeval tv = {timestep, 0};
    timeout = event_new(base, -1, EV_PERSIST, timeout_cb, NULL);
    evtimer_add(timeout, &tv);

    struct event *timeout2 = NULL;
    struct timeval tv2 = {2*timestep, 0};
    timeout2 = event_new(base, -1, EV_PERSIST, timeout_cb2, NULL);
    evtimer_add(timeout2, &tv2);

    event_base_dispatch(base); 
    event_base_free(base);
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
    pthread_t autorecv_child_thread;

    int res;
    if((res=pthread_create(&autorecv_child_thread,NULL,lokc_unlock, NULL))!=0)
    {
        std::cout<<"111111111111111"<<std::endl;
        return -1;
    }

    if( (res = pthread_detach(autorecv_child_thread) ) != 0 )
    {
        std::cout<<"2222222222222222"<<std::endl;
        return -1;
    }

    while(true)
    {
       
    }

    return 0;
}