29muduo_net库源码分析（五）

最新推荐文章于 2025-03-04 20:21:05 发布

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本文介绍muduo库中的线程间通信机制，包括使用eventfd进行线程唤醒的方法，以及如何通过EventLoop类实现任务调度，确保线程间的正确同步。

1.进程（线程）wait/notify

（1）pipe

（2）socketpair

（3）eventfd，eventfd是一个比 pipe更高效的线程间事件通知机制，一方面它比 pipe 少用一个file descripor，节省了资源；另一方面，eventfd的缓冲区管理也简单得多，全部“buffer”只有定长8 bytes，不像 pipe 那样可能有不定长的真正buffer。

int createEventfd()
{
  int evtfd = ::eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC);
  if (evtfd < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "Failed in eventfd";
    abort();
  }
  return evtfd;
}

}

void EventLoop::wakeup()
{
  uint64_t one = 1;
  //ssize_t n = sockets::write(wakeupFd_, &one, sizeof one);
  ssize_t n = ::write(wakeupFd_, &one, sizeof one);
  if (n != sizeof one)
  {
    LOG_ERROR << "EventLoop::wakeup() writes " << n << " bytes instead of 8";
  }
}

void EventLoop::handleRead()
{
  uint64_t one = 1;
  //ssize_t n = sockets::read(wakeupFd_, &one, sizeof one);
  ssize_t n = ::read(wakeupFd_, &one, sizeof one);
  if (n != sizeof one)
  {
    LOG_ERROR << "EventLoop::handleRead() reads " << n << " bytes instead of 8";
  }
}

2.流程图

（1）调用queueInLoop的线程不是当前IO线程需要唤醒

（2）或者调用queueInLoop的线程是当前IO线程，并且此时正在调用pendingfunctor，需要唤醒（也就是当前IO线程执行doPendingFunctors时候，调用了queueInLoop）

（3）只有IO线程的事件回调中调用queueInLoop才不需要唤醒

3.代码

1.EventLoop::runInLoop

// 在I/O线程中执行某个回调函数，该函数可以跨线程调用
void EventLoop::runInLoop(const Functor& cb)
{
  if (isInLoopThread())
  {
    // 如果是当前IO线程调用runInLoop，则同步调用cb
    cb();
  }
  else
  {
    // 如果是其它线程调用runInLoop，则异步地将cb添加到队列
    queueInLoop(cb);
  }
}

2.EventLoop::queueInLoop

void EventLoop::queueInLoop(const Functor& cb)
{
  {
  MutexLockGuard lock(mutex_);
  pendingFunctors_.push_back(cb);
  }
  // 调用queueInLoop的线程不是当前IO线程需要唤醒
  // 或者调用queueInLoop的线程是当前IO线程，并且此时正在调用pending functor，需要唤醒
  // 只有当前IO线程的事件回调中调用queueInLoop才不需要唤醒
  if (!isInLoopThread() || callingPendingFunctors_)
  {
    wakeup();
  }
}

3.EventLoop:loop

 while (!quit_)
  {
    activeChannels_.clear();
    pollReturnTime_ = poller_->poll(kPollTimeMs, &activeChannels_);
    if (Logger::logLevel() <= Logger::TRACE)
    {
      printActiveChannels();
    }
    eventHandling_ = true;
    for (ChannelList::iterator it = activeChannels_.begin();
        it != activeChannels_.end(); ++it)
    {
      currentActiveChannel_ = *it;
      currentActiveChannel_->handleEvent(pollReturnTime_);
    }
    currentActiveChannel_ = NULL;
    eventHandling_ = false;
    doPendingFunctors();
  }

4.EventLoop::doPendingFunctors

void EventLoop::doPendingFunctors()
{
  std::vector<Functor> functors;
  callingPendingFunctors_ = true;

  {
  MutexLockGuard lock(mutex_);
  functors.swap(pendingFunctors_);
  }

  for (size_t i = 0; i < functors.size(); ++i)
  {
    functors[i]();
  }
  callingPendingFunctors_ = false;
}

（1）不是简单地在临界区内依次调用Functor，而是把回调列表swap到functors中，这样一方面减小了临界区的长度（意味着不会阻塞其它线程的queueInLoop()），另一方面，也避免了死锁（因为Functor可能再次调用queueInLoop()）

（2）由于doPendingFunctors()调用的Functor可能再次调用queueInLoop(cb)，这时，queueInLoop()就必须wakeup()，否则新增的cb可能就不能及时调用了

（2）muduo没有反复执行doPendingFunctors()直到pendingFunctors为空，这是有意的，否则IO线程可能陷入死循环，无法处理IO事件。

4.测试

#include <muduo/net/EventLoop.h>
//#include <muduo/net/EventLoopThread.h>
//#include <muduo/base/Thread.h>

#include <stdio.h>

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

EventLoop* g_loop;
int g_flag = 0;

void run4()
{
  printf("run4(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
  g_loop->quit();
}

void run3()
{
  printf("run3(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
  g_loop->runAfter(3, run4);
  g_flag = 3;
}

void run2()
{
  printf("run2(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
  g_loop->queueInLoop(run3);
}

void run1()
{
  g_flag = 1;
  printf("run1(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
  g_loop->runInLoop(run2);
  g_flag = 2;
}

int main()
{
  printf("main(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);

  EventLoop loop;
  g_loop = &loop;

  loop.runAfter(2, run1);
  loop.loop();
  printf("main(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
}