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如何在C++中實(shí)現(xiàn)一個(gè)正確的時(shí)間循環(huán)器詳解

更新時(shí)間：2020年10月15日 09:25:07 作者：始終

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于如何在C++中實(shí)現(xiàn)一個(gè)正確的時(shí)間循環(huán)器的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

實(shí)際工程中可能會(huì)有這樣一類普遍需求：在服務(wù)中，單獨(dú)起一個(gè)線程，以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，周期性地完成特定的任務(wù)。我們把這種問題抽象成一個(gè)時(shí)間循環(huán)器。

Naive Way

class TimerCircle {
 private:
 std::atomic_bool running_{false};
 uint64_t     sleep_{0UL};
 std::thread   thread_;

 public:
 explicit TimerCircle(uint64_t s) : sleep_{s} {}
 ~TimerCircle() {
  if (thread_.joinable()) {
   terminate();
   thread_.join();
  }
 }
 TimerCircle(const TimerCircle&) = delete;
 TimerCircle& operator=(const TimerCircle&) = delete;
 TimerCircle(TimerCircle&&) = default;
 TimerCircle& operator=(TimerCircle&&) = default;

 public:
 void launch() {
  thread_ = std::move(std::thread(&TimerCircle::loop, this));
 }
 void terminate() {
  running_.store(false);
 }
 void loop() {
  running_.store(true);
  while (running_.load()) {
   do_something();
   std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(sleep_));
  }
 }

 private:
 void do_something() const = 0;
};

實(shí)現(xiàn)簡單平凡，一眼就能看出來沒啥問題，于是也沒啥好說的。

細(xì)節(jié)里的魔鬼

唯一的魔鬼藏在細(xì)節(jié)里。如果 TimerCircle 類型的對(duì)象發(fā)生析構(gòu)，那么析構(gòu)該對(duì)象的線程最多會(huì)被阻塞 sleep_ 秒。如果周期很長，比如長達(dá) 6 小時(shí)，那這顯然是不可接受。

為此，我們需要借助標(biāo)準(zhǔn)庫的條件變量 std::condition_variable 的 wait_for 函數(shù)的幫助。首先看其函數(shù)簽名

template <typename Rep, typename Period, typename Predicate>
bool wait_for(std::unique_lock<std::mutex>& lock,
       const std::chrono::duration<Rep, Period>& rel_time,
       Predicate pred);

函數(shù)接受三個(gè)參數(shù)。lock 是一個(gè) unique_lock，它必須為調(diào)用 wait_for 的線程所鎖??；rel_time 是一個(gè)時(shí)間段，表示超時(shí)時(shí)間；pred 是一個(gè)謂詞，它要么返回 true 要么返回 false。

一旦調(diào)用，函數(shù)會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到兩種情況返回：

超時(shí)；此時(shí)函數(shù)返回 pred()。
條件變量被通知，且謂詞返回 true；此時(shí)函數(shù)返回 true。

于是我們可以實(shí)現(xiàn)一個(gè) Countdown 類

#include <chrono>
#include <condition_variable>
#include <mutex>

class Countdown final {
 private:
 bool  running_ = true;
 mutable std::mutex       mutex_;
 mutable std::condition_variable cv_;

 public:
 Countdown() = default;
 ~Countdown() = default;
 Countdown(const Countdown&) = delete;
 Countdown& operator=(const Countdown&) = delete;
 Countdown(Countdown&&) = delete;
 Countdown& operator=(Countdown&&) = delete;

 public:
 void terminate() {
  {
   std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
   running_ = false;
  }
  cv_.notify_all();
 }

 template <typename Rep, typename Peroid>
 bool wait_for(std::chrono::duration<Rep, Peroid>&& duration) const {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
  bool terminated = cv_.wait_for(lock, duration, [&]() { return !running_; });
  return !terminated;
 }
};

于是，TimerCircle 就變成

class TimerCircle {
 private:
 uint64_t  sleep_{0UL};
 Countdown  cv_;
 std::thread thread_;

 public:
 explicit TimerCircle(uint64_t s) : sleep_{s} {}
 ~TimerCircle() {
  if (thread_.joinable()) {
   terminate();
   thread_.join();
  }
 }
 TimerCircle(const TimerCircle&) = delete;
 TimerCircle& operator=(const TimerCircle&) = delete;
 TimerCircle(TimerCircle&&) = default;
 TimerCircle& operator=(TimerCircle&&) = default;

 public:
 void launch() {
  thread_ = std::move(std::thread(&TimerCircle::loop, this));
 }
 void terminate() {
  cv_.terminate();
 }
 void loop() {
  while (cv_.wait_for(std::chrono::seconds(sleep_))) {
   do_something();
  }
 }

 private:
 void do_something() const = 0;
};

簡單，明了。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于如何在C++中實(shí)現(xiàn)一個(gè)正確的時(shí)間循環(huán)器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++實(shí)現(xiàn)時(shí)間循環(huán)器內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！