1、进程(线程)wait/notify
pipe
socketpair
eventfd
eventfd 是一个比 pipe 更高效的线程间事件通知机制,一方面它比 pipe 少用一个 file descripor,节省了资源;另一方面,eventfd 的缓冲区管理也简单得多,全部“buffer” 只有定长8 bytes,不像 pipe 那样可能有不定长的真正 buffer。
// 该函数可以跨线程调用
void EventLoop::quit()
{
quit_ = true;
if (!isInLoopThread())
{
wakeup();
}
}
如果不是当前IO线程调用quit,则需要唤醒(wakeup())当前IO线程,因为它可能还阻塞在poll的位置(EventLoop::loop()),这样再次循环判断 while (!quit_) 才能退出循环。
一般情况下如果没有调用quit(),poll没有事件发生,也会超时返回(默认10s),但会继续循环。
时序分析:
构造一个EventLoop对象,构造函数初始化列表,构造poller_, timeQueue_, wakeupFd_, wakeupChannel_ 等成员,在函数体中:
wakeupChannel_->setReadCallback(
boost::bind(&EventLoop::handleRead, this));
// we are always reading the wakeupfd
wakeupChannel_->enableReading();
调用Channel::setReadCallback 注册wakeupChannel_ 的回调函数为EventLoop::handleRead, 调用Channel::enableReading(); 接着调用Channel::update(); 进而调用EventLoop::UpdataChannel(); 最后调用
Poller::updataChannel();(虚函数,具体由子类实现),此函数内添加一个新channel或者
更新此channel关注的事件,现在是将wakeupChannel_ 添加进PollPoller::channels_(假设Poller类用PollerPoller类实现) 中,并使用wakeupChannel_.fd_ 和 wakeupChannel_.events_ 构造一个struct pollfd, 并压入pollfds_; 以后将关注wakeupChannel_ (wakeupFd_) 的可读事件。
可以联想到的是当有多个socket 连接上来时,会存在多个channel,每个channel可以注册自己感兴趣的可读/可写事件的回调函数,并enableReading/Wirting,当然也可以disable Read/Write.
事件循环开始EventLoop::loop(),内部调用poll()(这里假设调用的是PollPoller::poll(), 内部调用::poll())。::poll() 阻塞返回即事件发生,如timerfd_超时可读; socket 有数据可读/可写; 非IO线程调用EventLoop:quit(), 进而调用wakeup(),非IO线程往wakeupFd_ 中write 入8个字节数据,此时wakeupFd_可读。现在假设是wakeupFd_ 可读,PollPoller::poll()调用PollPoller::fillActiveChannels()(虚函数), 函数内使用(struct pollfd).revents 设置此channel的revents_,然后将此channel 压入EventLoop::activeChannels_ 中后返回。PollPoller::poll() 返回,EventLoop::loop()中遍历activeChannels_,对每个活动channel调用Channel::handleEvent(),进而调用每个channel注册的读/写回调函数。
由上面分析可知,wakeupChannel_ 的回调函数为EventLoop::handleRead,函数内调用read 掉 wakeupFd_ 的数据,避免一直触发。
2、EventLoop::loop、runInLoop、queueInLoop、doPendingFunctors
EventLoop 有个pendingFunctors_ 成员:
typedef boost::function<void()> Functor;
std::vector<Functor> pendingFunctors_;
四个函数的流程图和实现如下:
C++ Code
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---|---|---|
| | |
这样,TimeQueue的两个公有成员函数都可以跨线程调用,因为即使是被非IO线程调用,也会放进Queue,然后让当前IO线程来执行:
// 该函数可以跨线程调用
TimerId TimerQueue::addTimer(const TimerCallback &cb,
Timestamp when,
double interval)
{
Timer *timer = new Timer(cb, when, interval);
loop_->runInLoop( // addTimeInLoop 只能在当前IO线程调用
boost::bind(&TimerQueue::addTimerInLoop, this, timer));
return TimerId(timer, timer->sequence());
}
// 该函数可以跨线程调用
void TimerQueue::cancel(TimerId timerId)
{
loop_->runInLoop( // cancelInLoop 只能在当前IO线程调用
boost::bind(&TimerQueue::cancelInLoop, this, timerId));
}
进而EventLoop类中的定时器操作函数 runAt, runAfter, runEvery, cancel 都可以跨线程调用,因为实现中调用了TimerQueue::addTimer 和 TimeQueue::cancel .
关于doPendingFunctors 的补充说明:
1、不是简单地在临界区内依次调用Functor,而是把回调列表swap到functors中,这样一方面减小了临界区的长度(意味着不会阻塞其它线程的queueInLoop()),另一方面,也避免了死锁(因为Functor可能再次调用queueInLoop())
2、由于doPendingFunctors()调用的Functor可能再次调用queueInLoop(cb),这时,queueInLoop()就必须wakeup(),否则新增的cb可能就不能及时调用了
3、muduo没有反复执行doPendingFunctors()直到pendingFunctors_为空而是每次poll 返回就执行一次,这是有意的,否则IO线程可能陷入死循环,无法处理IO事件。
测试代码:
#include <muduo/net/EventLoop.h>
//#include <muduo/net/EventLoopThread.h>
//#include <muduo/base/Thread.h>
#include <stdio.h>
using namespace muduo;
using namespace muduo::net;
EventLoop *g_loop;
int g_flag = 0;
void run4()
{
printf("run4(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
g_loop->quit();
}
void run3()
{
printf("run3(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
g_loop->runAfter(3, run4);
g_flag = 3;
}
void run2()
{
printf("run2(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
g_loop->queueInLoop(run3);
}
void run1()
{
g_flag = 1;
printf("run1(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
g_loop->runInLoop(run2);
g_flag = 2;
}
int main()
{
printf("main(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
EventLoop loop;
g_loop = &loop;
loop.runAfter(2, run1);
loop.loop();
printf("main(): pid = %d, flag = %d\n", getpid(), g_flag);
}
执行结果如下:
simba@ubuntu:~/Documents/build/debug/bin$ ./reactor_test05
20131108 02:17:05.204800Z 2319 TRACE IgnoreSigPipe Ignore SIGPIPE - EventLoop.cc:51
main(): pid = 2319, flag = 0
20131108 02:17:05.207647Z 2319 TRACE updateChannel fd = 4 events = 3 - EPollPoller.cc:104
20131108 02:17:05.208332Z 2319 TRACE EventLoop EventLoop created 0xBF9382D4 in thread 2319 - EventLoop.cc:76
20131108 02:17:05.208746Z 2319 TRACE updateChannel fd = 5 events = 3 - EPollPoller.cc:104
20131108 02:17:05.209198Z 2319 TRACE loop EventLoop 0xBF9382D4 start looping - EventLoop.cc:108
20131108 02:17:07.209614Z 2319 TRACE poll 1 events happended - EPollPoller.cc:65
20131108 02:17:07.218039Z 2319 TRACE printActiveChannels {4: IN } - EventLoop.cc:271
20131108 02:17:07.218162Z 2319 TRACE readTimerfd TimerQueue::handleRead() 1 at 1383877027.218074 - TimerQueue.cc:62
run1(): pid = 2319, flag = 1
run2(): pid = 2319, flag = 1
run3(): pid = 2319, flag = 2
20131108 02:17:10.218763Z 2319 TRACE poll 1 events happended - EPollPoller.cc:65
20131108 02:17:10.218841Z 2319 TRACE printActiveChannels {4: IN } - EventLoop.cc:271
20131108 02:17:10.218860Z 2319 TRACE readTimerfd TimerQueue::handleRead() 1 at 1383877030.218854 - TimerQueue.cc:62
run4(): pid = 2319, flag = 3
20131108 02:17:10.218885Z 2319 TRACE loop EventLoop 0xBF9382D4 stop looping - EventLoop.cc:133
main(): pid = 2319, flag = 3
simba@ubuntu:~/Documents/build/debug/bin$
此程序是单线程,以后再举多线程的例子。由前面文章可知,timerfd_ = 4,2s后执行定时器回调函数run1(),在run1()内
g_loop->runInLoop(run2); 由于是在当前IO线程,故马上执行run2(),此时flag 还是为1;在run2()内g_loop->queueInLoop(run3);
即把run3()添加到队列,run2()返回,继续g_flag=2,此时loop内已经处理完事件,执行doPendingFunctors(),就执行了run3(),
run3()内设置另一个3s定时器,run3()执行完回到loop继续poll, 3s后超时执行run4(),此时flag=3。
参考:
《UNP》
muduo manual.pdf
《linux 多线程服务器编程:使用muduo c++网络库》