muduo网络库定时器的实现

一：函数介绍

常见的与时间相关的函数有：sleep，alarm，usleep，nanosleep，clock_nanosleep，gettimer/settitimer，timer_create/timer_settime/timer_gettime/timer_delete，还有muduo使用的timerfd_create/timerfd_gettime/timerfd_settime函数。

为什么选择timerfd_*函数呢？

>>>sleep/alarm/usleep在实现时有可能用了信号SIGALRM，在多线程程序中处理信号是个相当麻烦的事情，应该尽量避免。

>>>nanosleep和clock_nanosleep是线程安全的，但是在非阻塞网络编程中，绝对不能用让线程挂起的方式来等待一段时间。程序会失去响应，正确的做法是注册一个时间回调函数。

>>>getitimer和timer_create也是用信号来deliver超时，在多线程程序中也会有麻烦。

>>>timer_create可以指定信号的接收方是进程还是线程，算是一个进步，不过在信号处理函数（signal handler）中能做的事情实在是很受限。

>>>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。实际上如果非要处理信号的话，使用signalfd将信号转变成文件描述符处理。

比较：libevent定时器采用本地unix域通信，当时间最小堆中超时事件发生后，写一个字节给本地socket，使得描述符可读，epoll检测到并处理该事件。

首先看timerfd_create()函数：

 int timerfd_create(int clockid, int flags);

1.参数1的clockid是指，CLOCK_REALTIME or CLOCK_MONOTONIC时间。前者是我们平时所看到的时间，后者是石英钟时间也就是晶振决定的时间。所以假如我们制订了3分钟的定时，如果我们直接修改时间到三分钟后，那么前者会触发，而后者不会触发，它是晶振决定的相对时间，不取决于外部更改。所以一般定时器采用后者

2.参数2有两个选项TFD_NONBLOCK和TFD_CLOEXEC，这个就不用解释了。

第二个函数是timerfd_settime()函数

  int timerfd_settime(int fd, int flags,
                           const struct itimerspec *new_value,
                           struct itimerspec *old_value);

1.参数1是文件描述符。

2.参数2是参加timerfd_create()函数。

3.参数3是新值，itermerspec结构体有两个字段，解释见下面。

4.参数4是旧值，结构体见下面。

           struct timespec {
               time_t tv_sec;                /* Seconds */
               long   tv_nsec;               /* Nanoseconds */
           };


           struct itimerspec {
               struct timespec it_interval;  /* Interval for periodic timer */   //定时间隔，如果只发生一次，可设置为0
               struct timespec it_value;     /* Initial expiration */  //最初的过期值
           };


       new_value.it_value  specifies  the  initial  expiration  of the timer, in seconds and nanoseconds.  Setting either field of

       new_value.it_value to a nonzero value arms the timer.  Setting both fields of new_value.it_value to zero disarms the timer.

二：定时器

为什么网络编程中需要定时器呢？

在开发Linux网络程序时，通常需要维护多个定时器，如维护客户端心跳时间、检查多个数据包的超时重传等。如果采用Linux的SIGALARM信号实现，则会带来较大的系统开销，且不便于管理。

Muduo 的 TimerQueue 采用了最简单的实现（链表）来管理定时器，它的效率比不上常见的 binary heap 的做法，如果程序中大量（10 个以上）使用重复触发的定时器，或许值得考虑改用更高级的实现。由于目前还没有在一个程序里用过这么多定时器，暂时也不需要优化 TimerQueue。

mudo的定时器由三个类实现，TimerId，Timer，TimerQueue，用户只能看到第一个类，其它两个类都是内部实现细节。

（1）TimerId被设计用来取消Timer的，它的结构很简单，只有一个Timer指针和其序列号。其中还声明了TimerQueue为其友元，可以操作其私有数据。

它的实现如下：

class TimerId : public muduo::copyable
{
 public:
  TimerId()
    : timer_(NUL