網路程式設計中最小堆實現的定時器
在開發Linux網路程式時,通常需要維護多個定時器,如維護客戶端心跳時間、檢查多個數據包的超時重傳等。如果採用Linux的SIGALARM訊號實現,則會帶來較大的系統開銷,且不便於管理。
本文在應用層實現了一個基於時間堆的高效能定時器,同時考慮到定時的粒度問題,由於通過alarm系統呼叫設定的SIGALARM訊號只能以秒為單位觸發,因此需要採用其它手段實現更細粒度的定時操作,當然,這裡不考慮使用多執行緒+sleep的實現方法,理由效能太低。
通常的做法還有采用基於升序的時間連結串列,但升序時間連結串列的插入操作效率較低,需要遍歷連結串列。因此本實現方案使用最小堆來維護多個定時器,插入O(logn)、刪除O(1)、查詢O(1)的效率較高。
首先是每個定時器的定義:
- class heap_timer
- {
- public:
- heap_timer( int ms_delay )
- {
- gettimeofday( &expire, NULL );
- expire.tv_usec += ms_delay * 1000;
- if ( expire.tv_usec > 1000000 )
- {
- expire.tv_sec += expire.tv_usec / 1000000;
-
expire.tv_usec %= 1000000;
- }
- }
- public:
- struct timeval expire;
- void (*cb_func)( client_data* );
- client_data* user_data;
- ~heap_timer()
- {
- delete user_data;
- }
- };
包括一個超時時間expire、超時回撥函式cb_func以及一個user_data變數,user_data用於儲存與定時器相關的使用者資料,使用者資料可以根據不同的應用場合進行修改,這裡實現的是一個智慧博物館的閘道器,閘道器接收來自zigbee協調器的使用者資料,併為每個使用者維護一段等待時間T,在T到來之前,同一個使用者的所有資料都存放到user_data的target_list中,當T到來時,根據target_list列表選擇一個適當的target併發送到ip_address,同時刪除定時器(有點扯遠了=。=)。總之,要實現的功能就是給每個使用者維護一個定時器,定時值到來時做一些操作。
- class client_data
- {
- public:
- client_data(char *address):target_count(0)
- {
- strcpy(ip_address,address);
- }
- private:
- char ip_address[32];
- target target_list[64];
- int target_count;
- ......
- };
以下是時間堆的類定義,包括了一些基本的堆操作:插入、刪除、擴容,還包括了定時器溢位時的操作函式tick()
- class time_heap
- {
- public:
- time_heap( int cap = 1) throw ( std::exception )
- : capacity( cap ), cur_size( 0 )
- {
- array = new heap_timer* [capacity];
- if ( ! array )
- {
- throw std::exception();
- }
- for( int i = 0; i < capacity; ++i )
- {
- array[i] = NULL;
- }
- }
- ~time_heap()
- {
- for ( int i = 0; i < cur_size; ++i )
- {
- delete array[i];
- }
- delete [] array;
- }
- public:
- int get_cursize()
- {
- return cur_size;
- }
- void add_timer( heap_timer* timer ) throw ( std::exception )
- {
- if( !timer )
- {
- return;
- }
- if( cur_size >= capacity )
- {
- resize();
- }
- int hole = cur_size++;
- int parent = 0;
- for( ; hole > 0; hole=parent )
- {
- parent = (hole-1)/2;
- if ( timercmp( &(array[parent]->expire), &(timer->expire), <= ) )
- {
- break;
- }
- array[hole] = array[parent];
- }
- array[hole] = timer;
- }
- void del_timer( heap_timer* timer )
- {
- if( !timer )
- {
- return;
- }
- // lazy delelte
- timer->cb_func = NULL;
- }
- int top(struct timeval &time_top) const
- {
- if ( empty() )
- {
- return 0;
- }
- time_top = array[0]->expire;
- return 1;
- }
- void pop_timer()
- {
- if( empty() )
- {
- return;
- }
- if( array[0] )
- {
- delete array[0];
- array[0] = array[--cur_size];
- percolate_down( 0 );
- }
- }
- void tick()
- {
- heap_timer* tmp = array[0];
- struct timeval cur;
- gettimeofday( &cur, NULL );
- while( !empty() )
- {
-
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