muduo 31 timer定时器模块

最新推荐文章于 2025-07-14 09:37:39 发布

原创最新推荐文章于 2025-07-14 09:37:39 发布 · 253 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux #服务器

重写Muduo网络库项目专栏收录该内容

32 篇文章

订阅专栏

本文详细解析了Muduo库中的定时器系统，包括Timer类、TimerQueue的设计与实现逻辑，以及如何使用timerfd和EventLoop进行定时任务管理。重点介绍了TimerQueue的高效组织方式和事件分发机制。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

muduo中定时器模块的特点

整个TimerQueue只使用一个timerfd来观察定时事件，并且每次重置timerfd时只需跟set中第一个节点比较即可，因为set本身是一个有序队列。
整个定时器队列采用了muduo典型的事件分发机制，可以使的定时器的到期时间像fd一样在Loop线程中处理。
之前Timestamp用于比较大小的重载方法在这里得到了很好的应用。

muduo中的定时器系统

在muduo的定时器系统中，一共由四个类：Timestamp，Timer，TimeId，TimerQueue组成。其中最关键的是Timer和TimerQueue两个类。该项目中没有使用Timeld类。

TimerQueue类，是整个定时器设施的核心，其他三个类简介其作用。 其中Timestamp是一个以int64_t表示的微秒级绝对时间，而Timer则表示一个定时器的到时事件，是否具有重复唤醒的时间等，TimerId表示在在TimerQueue中对Timer的索引。

muduo中定时器实现的逻辑：

①：Timer类：Timer类包含了一个超时时间戳和一个回调函数。当超时时间戳到达时，调用回调函数出发定时事件。

②：TimerQueue类：TimerQueue类是一个基于事件戳排序的定时器容器。它使用了最小堆（MinHeap）数据结构来保证定时器按照超时时间的顺序进行排列。TimerQueue类提供了添加、删除和获取最近超时的定时器的接口。

③：EventLoop类：EventLoop类是muduo网络库的核心组件，负责事件的循环和处理。其中包括定时器事件的管理。EventLoop有一个成员变量TimerQueue timerQueue_，用于存储定时器对象。EventLoop会在事件循环中监测定时器队列中最近超时的定时器，并调用其回调函数。

Timer类

定时器到期后需要回调函数；
定时器需要记录我们的超时时间；
如果是重复事件（比如每间隔5秒扫描一次用户连接），我们还需要记录超时间间隔；
对应的，我们需要一个bool类型的值标注这个定时器是一次性的还是重复的。

对于不是一次性的定时器，我们通过restart方法，观察定时器的构造函数中

repeat_(interval > 0.0) // 一次性定时器设置为0

如果是需要重新利用的定时器，会调用restart方法，我们设置其下一次超时时间为「当前时间 + 间隔时间」。如果是「一次性定时器」，那么就会自动生成一个空的 Timestamp，其时间自动设置为 0.0。

TimerQueue类

TimerQueue类管理作为管理定时器的结构。其内部使用 STL 容器 set 来管理定时器。我们以时间戳作为键值来获取定时器。set 内部实现是红黑树，红黑树中序遍历便可以得到按照键值排序过后的定时器节点。小顶堆，说明最小的事件戳（即最早出发的定时器位于容器顶部）

using Entry = std::pair<Timestamp, Timer*>;
using TimerList = std::set<Entry>;

①：整个TimerQueue之打开一个timefd，用以观察定时器队列队首的到期事件。其原因是因为set容器是一个有序队列，以<排序，就是说整个队列中，Timer的到期时间时从小到大排列的，正是因为这样，才能做到节省系统资源的目的。

②：整个定时器队列采用了muduo典型的事件分发机制，可以使得定时器的到期时间像fd一样在Loop线程中处理。

使用timerfd实现定时功能

timerfd与IO多路复用机制（如epoll）结合使用，可以实现基于事件得事件驱动编程。当定时器到期时，可以通过epoll等机制监视timerfd得可读事件，并触发相应得事件处理逻辑。当超时事件发生时，该文件描述符就变为可读。

timer_create

timerfd_create(CLOCK_MONOTONIC,TFD_NONBLOCK | TFD_CLOEXEC);

timerfd_settime

int timerfd_settime(int fd,int flags
                    const struct itimerspec *new_value
                    struct itimerspec *old_value);
                    //成功返回0

我们使用此函数启动或停止定时器。

创建TimerQueue

通过timer_create创建timerfd
TimerQueue类初始化后，设置其timerfdChannel绑定读事件，并置于可读状态

删除定时器管理对象

插入定时器流程

1、EventLoop调用方法，加入一个定时器事件，传入定时器回调函数，超时时间和间隔时间（为0.0则为一次性定时器），addTimer方法根据这些属性构造新得定时器。

2、定时器队列内部插入此定时器，并判断这个定时器得超时时间是否比先前得都早。如果是最早触发的，就会调用resetTimerfd方法重新设置tiemrfd_的触发时间。内部会根据超时时间和现在时间计算出新的超时时间。

内部实现的插入方法获取此定时器的超时时间，如果比先前的时间小就说明第一个触发。那么我们会设置好布尔变量。因此这涉及到timerfd_的触发时间。

重置timerfd_ ：通过计算时间差使用timerfd_settime将新的到期时间设置到指定定时器事件得文件描述符上

处理到期定时器

EventLoop获取活跃的activeChannel，并分别调取它们绑定的回调函数。这里对于timerfd_，就是调用了handleRead方法。
handleRead方法获取已经超时的定时器组数组，遍历到期的定时器并调用内部绑定的回调函数。之后调用reset方法重新设置定时器
reset方法内部判断这些定时器是否是可重复使用的，如果是则继续插入定时器管理队列，之后自然会触发事件。如果不是，那么就删除。如果重新插入了定时器，记得还需重置timerfd_。

①：ReadTimerFd读取定时器文件描述符（timerfd）的值：

②： getExpired获取已经到期的定时器列表：

getExpired函数接收一个时间戳参数now，表示当前时间。
首先，创建一个空的expired向量，用于存储已经到期的定时器节点。
创建一个临时的定时器节点sentry，其时间戳为now，指针为一个特殊值UINTPTR_MAX，用于作为一个哨兵节点。（这里设置所有定时器都不会超时，可以自己定义）
使用lower_bound函数在timers_容器中查找第一个大于或等于sentry的节点，返回一个迭代器指向该位置，存储在end中。
使用std::copy函数将timers_容器中从起始位置到end位置的节点复制到expired向量中。
使用erase函数从timers_容器中删除从起始位置到end位置的节点。（set小根堆，越小说明发生越早，所以删除前半段）
最后，返回存储了已删除的到期定时器节点的expired向量。

③：遍历需要删除的定时器，执行回调函数：