多线程中定时器的使用

不管是在进程还是线程，很多时候我们都会使用一些定时器之类的功能，这里就定时器在多线程的使用说一下。首先在linux编程中定时器函数有alarm()和setitimer(),alarm()可以提供一个基于秒的定时功能，而setitimer可以提供一个基于微妙的定时功能。

alarm()原型：
        #include <unistd.h>
        unsigned int alarm(unsigned int seconds);

这个函数在使用上很简单，第一次调用这个函数的时候是设置定时器的初值，下一次调用是重新设置这个值，并会返回上一次定时的剩余时间。

setitimer()原型：
        #include <sys/time.h>
        int setitimer(int which, const struct itimerval *value,struct itimerval *ovalue);

这个函数使用起来稍微有点说法，首先是第一个参数which的值，这个参数设置timer的计时策略，which有三种状态分别是：

ITIMER_REAL：使用系统时间来计数，时间为0时发出SIGALRM信号，这种定时能够得到一个精准的定时，当然这个定时是相对的，因为到了微秒级别我们的处理器本身就不够精确。

ITIMER_VIRTUAL：使用进程时间也就是进程分配到的时间片的时间来计数，时间为0是发出SIGVTALRM信号，这种定时显然不够准确，因为系统给进程分配时间片不由我们控制。

ITIMER_PROF：上面两种情况都能够触发

第二个参数参数value涉及到两个结构体：

struct itimerval {
                struct timeval it_interval;        /* next value */
                struct timeval it_value;        /* current value */
        };

struct timeval {
                long tv_sec;        /* seconds */
                long tv_usec;        /* microseconds */
        };

在结构体itimerval中it_value是定时器当前的值，it_interval是当it_value的为0后重新填充的值。而timeval结构体中的两个变量就简单了一个是秒一个是微秒。

上面是这两个定时函数的说明，这个函数使用本不是很难，可以说是很简单，但是碰到具体的应用的时候可能就遇到问题了，在多进程编程中使用一般不会碰到什么问题，这里说的这些问题主要体现在多线程编程中。比如下面这个程序：

#include <pthread.h>
        #include <signal.h>
        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>
        #include <unistd.h>
        #include <sys/time.h>

void sig_handler(int signo)
        {
        alarm(2);
        printf("alarm signal\n");
        }

void *pthread_func()
        {
        alarm(2);
        while(1)
        {
                pause();
        }
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
        pthread_t tid;
        int retval;

signal(SIGALRM, sig_handler);

        if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
        {
                perror("pthread_create");
                exit(-1);
        }

while(1)
        {
                printf("main thread\n");
                sleep(10);
        }
        return 0;
        }
        这个程序的理想结果是：
        main thread
        alarm signal
        alarm signal
        alarm signal
        alarm signal
        alarm signal
        main thread
        可事实上并不是这样的，它的结果是：
        main pthread
        alarm signal
        main pthread
        alarm signal
        main pthread

为什么会出现这种情况呢？是因为发送给工作线程的信号中断的主线程的sleep，并且这个中情况只影响主线程而不会影响到其他的工作线程。我们怎么才能解决这种问题呢，最简单的方法是修改这个程序，修改这个线程主线程使用alarm，工作线程使用sleep。这样就能够达到我们的要求，但是有时候有不能简单的这样操作。所以我们就需要进一步的修改我们的程序。在这里我第一个想到的是使用signal(SIGALRM, SIG_IGN),可是这个是设置整个进程对这个信号的响应方式，经过测试也确实不能完成我期望的功能，那么怎么办呢?有这样一个函数pthread_sigmask，线程中的信号屏蔽，函数的原型及相关函数为：

#include <signal.h>
        int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);
        函数中第一个参数how有三个值SIG_BLOCK、SIG_SETMASK和SIG_UNBLOCK这里我们是用第二个值SIG_SETMASK
        int sigemptyset(sigset_t *set); /*清除信号集合set*/
        int sigaddset(sigset_t *set, int signum); /*添加信号signum到信号集set中*/

 然后我们改造我们的程序为：
        #include <pthread.h>
        #include <signal.h>
        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>
        #include <unistd.h>
        #include <sys/time.h>

void sig_handler(int signo)
        {
        alarm(2);
        printf("alarm signal\n");
        }

void *pthread_func()
        {
        alarm(2);
        while(1)
        {
        pause();
        }
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
        pthread_t tid, tid_1;
        int retval;

signal(SIGALRM, sig_handler);

        if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
        {
                perror("pthread_create");
                exit(-1);
        }

        sigset_t sigset;
        sigemptyset(&sigset);
        sigaddset(&sigset, SIGALRM);
        pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);

while(1)
        {
                printf("main pthread\n");
                sleep(10);
        }
        return 0;
        }

这个时候我们就能够看到我们想要的结果了。

这里再附一个setitimer的使用范例：

#include <pthread.h>
        #include <signal.h>
        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>
        #include <unistd.h>
        #include <sys/time.h>

struct itimerval timerval;
        void sig_handler(int signo)
        {
        printf("alarm signal\n");
        }

void *pthread_func()
        {

setitimer(ITIMER_REAL, &timerval, NULL);
        while(1)
        {
                pause();
        }
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
        pthread_t tid;
        int retval;
        timerval.it_interval.tv_sec = 2;
        timerval.it_interval.tv_usec = 0;
        timerval.it_value.tv_sec = 2;
        timerval.it_value.tv_usec = 0;

signal(SIGALRM, sig_handler);

        if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
        {
                perror("pthread_create");
                exit(-1);
        }

sigset_t sigset;
        sigemptyset(&sigset);
        sigaddset(&sigset, SIGALRM);
        pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);

while(1)
        {
                printf("main thread\n");
                sleep(5);
        }
        return 0;
        }

个人的一些理解，有问题希望和大家交流！