Linux模擬實現(xiàn)sleep函數(shù)

更新時間：2017年04月27日 16:19:36 作者：Hyacinth_Dy

這篇文章主要為大家詳細介紹了Linux模擬實現(xiàn)sleep函數(shù)，讓程序休眠一定的秒數(shù)，到時間后自動恢復(fù)運行

先來說說工作原理，linux中的sleep函數(shù)能夠讓程序休眠一定的秒數(shù)，到時間后自動恢復(fù)運行。

實現(xiàn)思路

設(shè)定睡眠的秒數(shù)
睡眠（掛起）
恢復(fù)運行

實現(xiàn)機制

設(shè)定睡眠的秒數(shù)：采用alarm()函數(shù)設(shè)定需要睡眠的秒數(shù)，到時間后鬧鐘會發(fā)送SIGALRM信號給當(dāng)前進程。但SIGALRM信號的默認操作是終止進程，所以我們需要對SIGALRM信號進行自定義處理。
睡眠：pause()函數(shù)會讓當(dāng)前進程掛起，直到收到信號才會出錯返回。

示例程序代碼：模擬實現(xiàn)sleep使當(dāng)前進程每2秒打印”hello yingying\n”

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler(int signo)//由于程序在睡眠期間什么也不做所以自定義處理函數(shù)不執(zhí)行任何操作
{
}
int mysleep(int time)
{
 sigset_t set;
 sigemptyset(&set);
 struct sigaction act;
 struct sigaction oact;
 act.sa_handler = handler;//自定義處理函數(shù)
 act.sa_mask = set;
 act.sa_flags = 0; 
 sigaction(SIGALRM,&act,&oact);//捕捉鬧鐘信號自定義處理動作
 alarm(time);//time秒后給進程發(fā)送信號
 pause();//掛起進程
 int _time = alarm(0);//如果程序被提前喚醒取消鬧鐘
 sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);//恢復(fù)捕捉信號的原始狀態(tài)
 return _time;
}
int main()
{
 while(1)
 {
 printf("hello yingying\n");
 mysleep(2);
 }
 return 0;
}

問題分析

上述代碼在看似沒有問題可以實現(xiàn)我們需要的結(jié)果，但是帶多執(zhí)行流下仍可以正常運行嗎？例如在設(shè)定了鬧鐘后當(dāng)前進程被切換出去，等再切換回來鬧鐘已經(jīng)響過了，那么當(dāng)前進程就會被永遠掛起。所以我們需要優(yōu)化上面的程序。

.優(yōu)化方案一：
1.屏蔽SIGALRM信號
2.alarm(time)
3.解除屏蔽SIGALRM信號
4.pause()

.優(yōu)化方案二：
1.屏蔽SIGALRM信號
2.alarm(time)
3.pause()
4.解除屏蔽SIGALRM信號

這兩種方案大家思考一下可行嗎？應(yīng)該選哪個呢？

方案選擇

對于方案一：如果進程在解除屏蔽之后，pause()之前的的間隙被切走仍會造成同樣的問題，進程也可能被永遠掛起。
對于方案二：程序掛起之后，鬧鐘信號被屏蔽，一直處于未決狀態(tài)，程序無法收到信號，進程也就會被一直掛起。所以方案二是不可以選擇的。
對于方案一我們可以改進，使解除阻塞與掛起成為一個原子操作這樣就可以解決我們的問題了。

解決問題

像方案一這種由時序問題導(dǎo)致程序出現(xiàn)問題的情況成為競態(tài)條件。sigsuspend()函數(shù)可以實現(xiàn)pause()函數(shù)的掛起功能，同時也能解決競態(tài)條件的問題。sigsuspend()函數(shù)的功能就是-“解除信號屏蔽”-“掛起進程等待信號”-“執(zhí)行信號處理函數(shù)”- “出錯返回”。所以sigsuspend()函數(shù)函數(shù)同pause()函數(shù)一樣只有出錯返回值。在對程序時序要求比較嚴格的程序中一般使用sigsuspend()函數(shù)。

優(yōu)化后的程序代碼

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler(int signo)
{
}
int mysleep(int time)
{
 sigset_t set,oset,susmask;
 sigemptyset(&set);
 sigaddset(&set,SIGALRM);
 sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oset);
 struct sigaction act;
 struct sigaction oact;
 act.sa_handler = handler;
 act.sa_mask = set;
 act.sa_flags = 0; 
 sigaction(SIGALRM,&act,&oact);
 alarm(time);
 susmask = oset;
 sigdelset(&susmask,SIGALRM);
 sigsuspend(&susmask);
 int _time = alarm(0);
 sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);
 sigprocmask(SIG_BLOCK,&oset,NULL);
 return _time;
}
int main()
{
 while(1)
 {
 printf("hello yingying\n");
 mysleep(2);
 }
 return 0;
}

這樣我們的sleep函數(shù)的模擬實現(xiàn)就完成了。

程序結(jié)果