跨平台多线程C定时器对象开发与实现

引言

本文将介绍并实现一个跨平台、支持多线程的简易定时器对象，粒度为毫秒级别。该定时器对象通过sctimer.h库实现，适用于需要异步、非阻塞定时任务的高效场景。

接口概览

首先，我们来看定时器的核心接口——st_add：

extern int st_add(int start, int cut, int intval, vdel_f timer, void* arg, bool fb);

该函数接收以下参数：

start：延迟启动时间，0表示立即启动，单位为毫秒。

cut：执行次数，0表示永久循环，1表示单次执行。

intval：每次执行的间隔时间，单位为毫秒。

timer：定时器执行的函数指针。

arg：函数调用的参数指针。

fb：启用多线程标志，true表示异步执行，false表示同步执行。

该函数返回定时器的唯一ID。

数据结构设计

定时器的核心数据结构为stnode，表示单个定时器对象：

struct stnode {    int id;          // 定时器的唯一ID    time_t stime;    // 最早执行时间（秒）    int ms;          // 剩余等待时间（毫秒）    int cut;        // 剩余执行次数    int intval;      // 下次执行间隔（毫秒）    int type;       // 定时器类型：0表示同步，1表示异步    vdel_f timer;    // 定时器执行函数    void* arg;      // 函数参数    struct stnode* next; // 下一个定时器对象指针};

定时器管理的核心结构为stlist，用于管理多个定时器对象：

struct stlist {    int lock;         // 加锁标志    int nowid;       // 已使用的最大定时器ID    int status;      // 状态：0表示停止，1表示运行中    pthread_t tid;    // 主循环线程ID    struct stnode* head; // 定时器链表头节点};

业务逻辑设计

添加定时器

st_add函数负责将定时器对象添加到管理链表中，并启动相应的执行线程：

int st_add(int start, int cut, int intval, vdel_f timer, void* arg, bool fb) {    struct stnode* now = _new_stnode(start, cut, intval, timer, arg, fb);    _stlist_add(&_st, now);    return now->id;}

删除定时器

st_del函数负责删除指定ID的定时器对象：

inline void st_del(int st) {    struct stnode* sn = _stlist_del(&_st, st);    if (sn) free(sn);}

定时器执行机制

定时器的核心执行逻辑在_stlist_loop函数中：

static void* _stlist_loop(struct stlist* st) {    while (st->head) {        pthread_testcancel();        int nowt = _sleeptime(st);        if (nowt <= 0 || st->head->cut == 1) {            _slnode_again_run(st);        } else {            SLEEPMS(nowt);        }    }    st->status = 0;    return NULL;}

多线程支持

定时器支持两种模式：同步和异步。异步模式通过线程池实现，以避免主线程阻塞：

static void* _slnode_timer(struct stnode* sn) {    pthread_detach(pthread_self());    sn->timer(sn->arg);    return NULL;}static void _slnode_again_run(struct stlist* st) {    struct stnode* sn = st->head;    st->head = sn->next;    if (sn->cut == 1) {        free(sn);        return;    }    sn->cut = (sn->cut > 0) ? sn->cut - 1 : 0;    int s = sn->intval + sn->ms;    sn->stime += s / 1000;    sn->ms = s % 1000;        if (sn->type) {        pthread_t tid;        pthread_create(&tid, NULL, (void* (*)(void*))_slnode_timer, sn);    } else {        sn->timer(sn->arg);    }    _stlist_add(st, sn);}

跨平台支持

为了实现跨平台支持，特别是Windows和Linux的差异，我们引入了原子锁和时间获取函数：

// 跨平台原子锁#define _INT_USLEEP (2)#define ATOM_LOCK(v) while(ATOM_SET(v, 1)) usleep(_INT_USLEEP)// 时间获取#if defined(_MSC_VER)#include 
   
    #include 
    
     #define SLEEPMS(m) Sleep(m)extern int gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz);#else#include 
     
      #include 
      
       #define SLEEPMS(m) usleep(m * 1000)#endif

测试与验证

测试代码test_sctimer.c展示了定时器的使用场景：

#include 
   
    static int _sm = 0;static void _timer(void* arg) {    char tstr[64];    sh_times(tstr, 64);    printf("%p + %d => %s\n", arg, ++_sm, tstr);}int main(int argc, char* argv) {    st_add(0, 5, 2000, _timer, (void*)1, false);    st_add(3000, 2, 2000, _timer, (void*)2, false);    st_add(4000, 1, 2000, _timer, (void*)3, false);    int tid = st_add(0, 0, 1000, _timer, (void*)4, true);    SLEEPMS(5000);    st_del(tid);    st_add(100, 0, 5000, _timer, (void*)5, false);    sh_pause();    return 0;}

总结

通过以上设计，我们成功实现了一个跨平台、支持多线程的简易定时器对象。该定时器对象兼顾了异步执行、线程安全和高效性能，适用于需要定时任务调度的复杂应用场景。

转载地址：http://hniyz.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章