【Boost】boost库中timer定时器 2

博客转载自：http://blog.csdn.net/yockie/article/details/40386145

先跟着boost文档中asio章节的指南中的几个例子学习一下使用：

所有的Asio类只要简单的包含"asio.hpp"头文件便可使用：#include <boost/asio.hpp>

因为本程序中使用了定时器，我们需要包含相应的的Boost.Date_Time 头文件来处理时间操作：

使用Asio的所有程序都至少需要一个提供访问I/O功能的io_service 对象。因此在主函数中我们做的第一件事就是声明一个这个类型的对象：boost::asio::io_service io;

接下来我们声明一个boost::asio::deadline_timer类型的对象。作为 Asio的核心类，它提供的I/O功能(在此为定时器功能)通常用一个io_service 的引用作为其构造函数的第一个参数。第二个参数设置一个从现在开始5秒后终止的定时器。

boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());

可以看一下boost::asio::deadline_timer的几个构造函数：

basic_deadline_timer(
    boost::asio::io_service & io_service);  

basic_deadline_timer(
    boost::asio::io_service & io_service,
    const time_type & expiry_time);  

basic_deadline_timer(
    boost::asio::io_service & io_service,
    const duration_type & expiry_time);  

注意后两种的区别，说明以下2种用法是等价的：

boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::microsec_clock::universal_time()+boost::posix_time::seconds());
boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());  

在这个简单的程序中，我们用定时器演示一个阻塞等待。

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>  

int main()
{
  boost::asio::io_service io;  

  boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());
  t.wait();  

  std::cout << "Hello, world!\n";  

  return ;
} 

deadline_timer::wait() 函数调用直到定时器终止(从定时器被创建算起，五秒后终止)才会返回。一个deadline timer 通常是下面两种状态中的一种："expired(终止)" 或"not expired(不终止)"。
如果deadline_timer::wait() 函数被一个已经终止的定时器调用， 它将立即返回。

2. Timer.2 - 使用异步定时器

本例使用Asio的异步回调功能在定时器中演示一个异步等待。

使用Asio的异步功能意味着当一个异步操作完成时一个回调函数将被调用。在本程序中我们定义一个名为print 的函数，在异步等待结束后这个函数将被调用，

最后我们打印出 "Hello, world!" 信息以显示定时器已经终止。

void print(const boost::system::error_code& /*e*/)
{
std::cout << "Hello, world!\n";
}

int main()
{
boost::asio::io_service io;

boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());

接下来，我们调用 deadline_timer::async_wait() 函数执行一个异步等待去取代Timer.1例中的阻塞等待。当调用这个函数时我们传入上面定义的print回调句柄。

t.async_wait(print);

最后，我们必须在io_service对象上调用io_service::run()成员函数。

Asio保证回调句柄仅仅能被io_service::run()启动的当前线程所调用。 因此，如果io_service::run() 函数不执行，用于异步等待完成时的回调函数将永远不会被调用。

当仍旧有“工作”可做时，io_service::run() 函数会继续运行。在本例中，“工作”是定时器的异步等待，因此，直到定时器终止和回调函数执行完成，程序才会返回。

在调用io_service::run()之前确保给 io_service 一些工作去做，这非常重要。 例如，如果我们省略了上面调用的deadline_timer::async_wait() 函数，io_service对象将没有任何事情去做，因此io_service::run() 将立即返回。

和同步方式相比，它主要有两点不同：
(1) 调用的是非阻塞函数async_wait，它的入参是一个回调函数。
(2) 显式调用io_service.run()函数驱动异步IO调度。

值得提出的是，异步回调函数handler的参数中有一个error，注意这个error很重要，表明这个handler是因为超时被执行还是因为被cancel。

符合2种情况之一，handler被执行：超时或者被cancel（可以通过此error的值进行区分）。这同时隐含的说明了除非io.stop被调用，否则handler一定会被执行。即便是被cancel。
被cancel有多种方法，直接调用cancel或者调用expires_at，expires_from_now重新设置超时时间。

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
using namespace std;    

void Print(const boost::system::error_code &ec)
{
    cout<<"Hello World!"<<endl;
    cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
}
int main()
{
    cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
    boost::asio::io_service io;
    boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());  

    t.async_wait(Print);
    cout<<"to run"<<endl;
    io.run();
    cout<<"exit"<<endl;
    return ;
}    

结果：
2f98
to run

（此处等了5s）
Hello World!
2f98  （说明是同一线程）
exit

3. 回调函数绑定参数

本例使定时器每秒被激活一次。例子将示范如何给你的函数指针传递附加参数。

使用Asio实现一个重复定时器，你必须在你的回调函数中去改变定时器的终止时间，然后开始一个新的异步等待。显然这意味着回调函数必须拥有改变定时器对象的权限。为此我们为 print函数增加两个新参数:

(1) 一个指向定时器对象的指针。 
(2) 一个用于当定时器第6次被激活时我们可以中止程序的计数器。

void print(const boost::system::error_code& /*e*/,boost::asio::deadline_timer* t, int* count)
{
　　if (*count < )
　　{
　　　　std::cout << *count << "\n";
　　　　++(*count)
　　}
}

如上所示，示例程序使用了一个计数器,当定时器被第6次激活时，用来中止程序。然而，你将看到这里并没有显式地要求io_service对象中止。回忆示例2中，当没有更多“工作”去做时，io_service::run() 函数完成。在计数器达到 5时，定时器并没有启动一个新的异步等待。该io_service执行完工作后停止运行。

t->expires_at(t->expires_at() + boost::posix_time::seconds());

接着，我们推迟定时器的终止时间。通过在原先的终止时间上增加延时，我们可以确保定时器不会在处理回调函数所需时间内到期。

接着我们在定时器中启动一个新的异步等待。我们必须使用boost::bind() 函数给你的回调函数绑定额外的参数，因为deadline_timer::async_wait() 函数只期望得到一个拥用 void(const boost::system::error_code&) 签名的函数指针（或函数对象）。为你的print函数绑定附加的参数后，它就成为与签名精确匹配的函数对象。
在本例中，boost::bind（）的boost::asio::placeholders::error参数是为了给回调函数传入一个error对象。当开始异步操作时，如果使用boost::bind()，你必须指定和回调函数的参数列表相匹配的一个参数。在示例4中，如果在回调函数中，这个参数不是必需的，这个占位符会被省略。

t->async_wait(boost::bind(print,boost::asio::placeholders::error, t, count));

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
using namespace std;    

void Print(const boost::system::error_code &ec,
            boost::asio::deadline_timer* pt,
            int * pcount)
{
    if (*pcount < )
    {
        cout<<"count = "<<*pcount<<endl;
        cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
        (*pcount) ++;  

        pt->expires_at(pt->expires_at() + boost::posix_time::seconds()) ;  

        pt->async_wait(boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, pt, pcount));  

    }
}
int main()
{
    cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
    boost::asio::io_service io;
    boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds());
    int count = ;
    t.async_wait(boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, &t, &count));
    cout<<"to run"<<endl;
    io.run();
    cout << "Final count is " << count << "\n";
    cout<<"exit"<<endl;
    return ;
} 

结果：
14d0
to run

(等了5s)
count =
14d0

(等了5s)
count =
14d0

(等了5s)
count =
14d0

(等了5s)
Final count is
exit

4. 多线程同步回调 

本例示范了使用boost::asio::strand 类来创建多线程程序中的同步回调句柄。

前几个例程只是在单线程下使用io_service::run() 函数来避免处理函同步。 如你所见，Asio库保证回调句柄仅能被当前正在调用 io_service::run(). 函数的线程调用。 因此，在单线程中调用io_service::run() 能确保回调句柄不被并发运行。

下面是Asio在单线程程序中的局限性，尤其是服务器方面，包括：

（1）操作需要较长时间处理才能完成时弱响应。 
（1）在大规模的多处理机系统中表现不佳。

如果你发现自己陷入这些局限时，一个可供选择的方法是创建一个每个线程都调用io_service::run() 的线程池。 不过，因为这允许并发操作，当访问一个共享、非线程安全的资源时，我们需要一个同步方式。

让我们从定义一个名为printer的类开始，这与前一个示例中的类很相似。这个类是上一个例子的扩展，这里我们使用两个并行的定时器。

class CPrinter

除了初始化一对boost::asio::deadline_timer 成员变量外，构造函数还初始化一个boost::asio::strand类型strand_ 成员变量。
boost::asio::strand 对象保证：对于通过它来分派执行的众操作中，只有一个操作执行完成之后才允许进入下一个操作。 这种保证与多少个线程调用io_service::run() 无关。当然，如果不是通过一个boost::asio::strand对象分派， 或者通过其它不同的boost::asio::strand对象分派，这些操作仍旧可能是并发的。

CPrinter(boost::asio::io_service &io)
:m_strand(io)
,m_timer1(io, boost::posix_time::seconds())
,m_timer2(io, boost::posix_time::seconds())
,m_count()
{

m_timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print1, this) ));
m_timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print2, this) ));
}

~CPrinter()
{
cout<<"m_count = "<<m_count<<endl;
}

当开始同步操作时，每一个回调句柄都使用boost::asio::strand对象进行“包装”。strand::wrap() 函数返回一个新的通过boost::asio::strand对象自动分派的内部句柄。 通过同一boost::asio::strand对象对句柄进行“ 包装”，我们可以保证操作不会并发执行。
在一个多线程程序中，当访问同一共享资源时，异步操作必须是同步的。在本例中，print1 和print2)函数使用的共享资源std::cout 和count_数据成员。

void Print1()
{
if (m_count < )
{
cout<<"Timer1 count = "<<m_count<<endl;
cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
m_count++;

m_timer1.expires_at(m_timer1.expires_at() + boost::posix_time::seconds()) ;

m_timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print1, this) ) );
}
}

void Print2()
{
if (m_count < )
{
cout<<"Timer2 count = "<<m_count<<endl;
cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
m_count++;

m_timer2.expires_at(m_timer2.expires_at() + boost::posix_time::seconds()) ;

m_timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print2, this) ) );
}
}

main函数中， io_service::run() 现在被两个线程调用：主线程和一个附加线程。这一切依赖于boost::thread对象来完成。 
正如它被一个单线程调用一样，io_service::run()的并发调用会一直持续到无任何“工作”可做。后台线程直到所有异步操作都完成后才会退出。

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>
using namespace std;    

class CPrinter
{
public:
    CPrinter(boost::asio::io_service &io)
        :m_strand(io)
        ,m_timer1(io, boost::posix_time::seconds())
        ,m_timer2(io, boost::posix_time::seconds())
        ,m_count()
    {
        m_timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print1, this) ) );
        m_timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print2, this) ) );
    }
    ~CPrinter()
    {
        cout<<"m_count = "<<m_count<<endl;
    }  

    void Print1()
    {
        if (m_count < )
        {
            cout<<"Timer1 count = "<<m_count<<endl;
            cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
            m_count++;  

            m_timer1.expires_at(m_timer1.expires_at() + boost::posix_time::seconds()) ;  

            m_timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print1, this) ) );
        }
    }  

    void Print2()
    {
        if (m_count < )
        {
            cout<<"Timer2 count = "<<m_count<<endl;
            cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
            m_count++;  

            m_timer2.expires_at(m_timer2.expires_at() + boost::posix_time::seconds()) ;  

            m_timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&CPrinter::Print2, this) ) );
        }
    }
private:
    boost::asio::strand m_strand;
    boost::asio::deadline_timer m_timer1;
    boost::asio::deadline_timer m_timer2;
    int m_count;  

};  

int main()
{
    cout<<boost::this_thread::get_id()<<endl;
    boost::asio::io_service io;
    CPrinter cp(io);  

    cout<<"to run"<<endl;  

    boost::thread td(boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &io));  

    io.run();  

    cout<<"exit"<<endl;
    return ;  

运行结果

620c
to run
Timer2 count =
79c4
Timer1 count =
620c
Timer1 count =
620c
Timer2 count =
79c4
Timer2 count =
79c4
Timer1 count =
620c
Timer1 count =
620c
Timer2 count =
79c4
Timer2 count =
79c4
Timer1 count =
620c
exit
m_count = 

说明：

（1）两个Timer确实是在不同线程中执行，并且只有一个print操作执行完成之后才允许进入另一个print操作

（2）Timer1始终在一个线程中执行，Timer2始终在另一个线程中执行，（但不一定就是Timer1在主线程执行，这个分配时随机的）

注意：

deadline_timer和socket一样，都用io_service作为构造函数的参数。在其上进行异步操作，都将导致和io_service所包含的iocp相关联。这同样意味着在析构 io_service之前，必须析构关联在这个io_service上的deadline_timer。

引申：

关于boost::asio::strand，有三个函数：post, dispatch, wrap

post: 不管什么情况都会把任务丢到队列中，然后立即返回。如：m_strand.post(boost::bind(print, 2));
dispatch: 如果跟run()在一个线程，那么任务会直接在dispatch内部调用，执行结束后返回。不在一个线程跟post一样。如：m_strand.dispatch(boost::bind(print, 1));

wrap：返回一个新的通过boost::asio::strand对象自动分派的内部句柄

参考：《boost技术文档》