C++ 公共组件-定时器(time wheel)

一. 定时器实现

我们知道定时器的实现方式有很多种,最为常见的就数时间堆和时间轮了. 这里介绍时间轮实现的定时器。
时间轮总体来说,对于频繁的插入和删除来说,时间轮的效率较为高些.

二、时间轮算法

1. 单级时间轮算法

如上图就是一个简单的时间轮。类比于时钟的秒针表盘，秒针表盘共 60 秒的刻度，以恒定速度每秒 1 刻度进行读秒。时间轮也是一样，该时间轮共有 N 个 tick 刻度，以恒定速度每次走 1 个 tick 单位时间。每个 tick 对应的是一个双向循环链表，该链表元素为计时器。
处理定时器的过程 ：如图，指针指向 1，说明 tick 1 所在的链表中的计时器全部到期，遍历该链表，执行到期的计时器的回调函数。再过 1 tick 时间，表盘指针指向 2，tick 2 所在的链表中的计时器全部到期，然后遍历链表处理到期的计时器。

2. 多级时间轮算法

1) 介绍

还以秒针表盘为例，秒针表盘 60s 需要 60 个刻度，如果是 1h 呢？难道需要 3600 个刻度吗？不是这样的，时钟有 3 级表盘，秒针、分针、时针，它们的粒度分别是 1s、1min、1h。
同样的，表示一个 32bits 以毫秒为单位的时间，粒度为 1ms，如果采用 1 级时间轮算法，则需要 2^32 个 tick，这对于内存空间的消耗非常大。当然，可以降低定时器精度，使每个 tick 表示的时间长一点，但这样的代价将是定时器的精度大打折扣。
linux 内核中的多级时间轮算法采用 5 级时间轮，每级时间轮的粒度分别为：1ms、256ms、25664ms、2566464ms、2566