C++定时器的实现
在上一篇文章里，我分享了关于C++线程池的实现的内容。今天，我们来讲下C++定时器的实现。
个人认为一个完备的定时器需要有如下功能：
在某一时间点执行某一任务 在某段时间后执行某一任务 重复执行某一任务N次，任务间隔时间T
那么如何实现定时器呢？下面是我自己实现的定时器逻辑，源码链接最后会附上。
定时器中主要的数据结构
优先级任务队列： 队列中存储任务，每个任务会添加时间戳，最近的时间戳的任务会先出队。锁和条件变量： 当有任务需要执行时，用于通知正在等待的线程从任务队列中取出任务执行。线程池： 各个任务会放在线程池中执行。
下面是相关代码：
class TimerQueue {
public:
struct InternalS {
std::chrono::time_point time_point_;
std::function func_;
bool operator<(const InternalS& b) const { return time_point_ > b.time_point_; }
};
enum class RepeatedIdState { kInit = 0, kRunning = 1, kStop = 2 };
private:
std::priority_queue queue_;
bool running_ = false;
std::mutex mutex_;
std::condition_variable cond_;
wzq::ThreadPool thread_pool_;
std::atomic repeated_func_id_;
wzq::ThreadSafeMap repeated_id_state_map_;
}; 初始化
在构造函数中初始化，主要是配置好内部的线程池，线程池中常驻的线程数目前设为4。关于线程池部分可以参考
TimerQueue() : running_(true), thread_pool_(wzq::ThreadPool::ThreadPoolConfig{4, 4, 40, std::chrono::seconds(4)}) {
repeated_func_id_.store(0);
}如何开启定时器功能？
打开内部的线程池功能，用于执行放入定时器中的任务，同时新开一个线程，循环等待任务到来后送入线程池中执行。
bool Run() {
bool ret = thread_pool_.Start();
if (!ret) {
return false;
}
std::thread([this]() { RunLocal(); }).detach();
return true;
}
void RunLocal() {
while (running_) {
std::unique_lock lock(mutex_);
if (queue_.empty()) {
cond_.wait(lock);
continue;
}
auto s = queue_.top();
auto diff = s.time_point_ - std::chrono::high_resolution_clock::now();
if (std::chrono::duration_cast(diff).count() > 0) {
cond_.wait_for(lock, diff);
continue;
} else {
queue_.pop();
lock.unlock();
thread_pool_.Run(std::move(s.func_));
}
}
} 如何关闭定时器功能？
这里是使用running_标志位控制，标志位为false，调度线程的循环就会自动退出，就不会继续等待任务执行。
void Stop() {
running_ = false;
cond_.notify_all();
}如何在某一时间点执行任务？
根据时间戳构造InternalS，放入队列中
template
void AddFuncAtTimePoint(const std::chrono::time_point& time_point, F&& f,
Args&&... args) {
InternalS s;
s.time_point_ = time_point;
s.func_ = std::bind(std::forward(f), std::forward(args)...);
std::unique_lock lock(mutex_);
queue_.push(s);
cond_.notify_all();
} 如何在某段时间后执行任务？
根据当前时间加上时间段构造出时间戳从而构造InternalS，放入队列中
template
void AddFuncAfterDuration(const std::chrono::duration& time, F&& f, Args&&... args) {
InternalS s;
s.time_point_ = std::chrono::high_resolution_clock::now() + time;
s.func_ = std::bind(std::forward(f), std::forward(args)...);
std::unique_lock lock(mutex_);
queue_.push(s);
cond_.notify_all();
} 如何循环执行任务？
首先为这个循环任务生成标识ID，外部可以通过ID来取消此任务继续执行，代码如下，内部以类似递归的方式循环执行任务。
template
int AddRepeatedFunc(int repeat_num, const std::chrono::duration& time, F&& f, Args&&... args) {
int id = GetNextRepeatedFuncId();
repeated_id_state_map_.Emplace(id, RepeatedIdState::kRunning);
auto tem_func = std::bind(std::forward(f), std::forward(args)...);
AddRepeatedFuncLocal(repeat_num - 1, time, id, std::move(tem_func));
return id;
}
int GetNextRepeatedFuncId() { return repeated_func_id_++; }
template
void AddRepeatedFuncLocal(int repeat_num, const std::chrono::duration& time, int id, F&& f) {
if (!this->repeated_id_state_map_.IsKeyExist(id)) {
return;
}
InternalS s;
s.time_point_ = std::chrono::high_resolution_clock::now() + time;
auto tem_func = std::move(f);
s.repeated_id = id;
s.func_ = [this, &tem_func, repeat_num, time, id]() {
tem_func();
if (!this->repeated_id_state_map_.IsKeyExist(id) || repeat_num == 0) {
return;
}
AddRepeatedFuncLocal(repeat_num - 1, time, id, std::move(tem_func));
};
std::unique_lock lock(mutex_);
queue_.push(s);
lock.unlock();
cond_.notify_all();
} 如何取消循环任务的执行？
定时器内部有repeated_id_state_map数据结构，用于存储循环任务的ID，当取消任务执行时，将此ID从repeated_id_state_map中移除，循环任务就会自动取消。
void CancelRepeatedFuncId(int func_id) { repeated_id_state_map_.EraseKey(func_id); }简单的测试代码
void TestTimerQueue() {
TimerQueue q;
q.Run();
for (int i = 5; i < 15; ++i) {
q.AddFuncAfterDuration(std::chrono::seconds(i + 1), [i]() { std::cout << "this is " << i << std::endl; });
q.AddFuncAtTimePoint(std::chrono::high_resolution_clock::now() + std::chrono::seconds(1),
[i]() { std::cout << "this is " << i << " at " << std::endl; });
}
int id = q.AddRepeatedFunc(10, std::chrono::seconds(1), []() { std::cout << "func " << std::endl; });
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(4));
q.CancelRepeatedFuncId(id);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(30));
q.Stop();
}