Muduo网络库的实现runInLoop（六）
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分类 Muduo网络库编程 学习笔记
1、runInLoop
Event Loop 有一个非常有用的功能：在它的IO线程内执行某个用户任务的回调， 即EventLoop::runInLoop(const Functor & cb), 其中 functor是 boost::function
有了这个功能，我们可以轻易地在线程间进行任务调配，这样可以在不用加锁的情况下保证线程的安全性。
由于IO线程平时阻塞在事件循环EventLoop 的 poll函数中 ，为了让其他线程能立刻执行用户回调，需要立刻唤醒它。传统的方法是使用pipe()，IO 线程始终监视此管道的readable 事件，在需要唤醒的时候，其他线程往管道里写一个字节，这样IO线程就从IO multiplexing 阻塞调用中返回。现在有了Linux的eventfd ,可以高效地唤醒，因为其不必管理缓冲区。
eventfd
-
概念
是一个用来通知事件的文件描述符，就像前一节所述的timerfd 是定时器的文件描述符，二者都是内核向用户空间的应用发送通知的机制，可以有效地被用来实现用户空间的事件/通知驱动的应用程序。
-
使用
使用eventfd() 系统调用，需要包含头文件 #include，在pipe 仅用于发出事件信号的所有情况下都可以换为eventfd。
与pipe（用于事件通知的时候） 的区别主要在于两点：首先，pipe 需要两个文件描述符，fd[0] 为读而打开，fd[1] 为写而打开；eventfd 只需要一个文件描述符。其次pipe 需要管理不定长的缓冲区，eventfd缓冲区为定长8字节。
int eventfd(unsigned int initval, int flags);
创建一个eventfd 对象，该对象是一个内核维护的无符号的64位整型计数器。
- 支持的操作
read: 如果计数值counter 的值不为0，读取成功，获得该值。如果计数值 counter 的值为0 ，并且创建eventfd设置为非阻塞，则直接返回，设置错误为 EAGAIN；如果
创建eventfd设置为阻塞，则等待counter 为非0 。
write: 会增加8字节的整数在就计数器counter 上，如果 counter 的值达到0xfffffffffffffffe时，就会阻塞，直到counter 的值被read。
close
Linux Programmer’s Manual - EVENTFD
代码
void EventLoop::runInLoop(const Functor & cb)
{
if (isInLoopThread()) //如果在当前IO 线程，直接回调
{
std::cout << "In Thread" << std::endl;
cb();
}
else{
std::cout << "Not in Thread " << std::endl;
queueInLoop(cb);//如果不在当前线程，将回调加入队列
}
}
void EventLoop::queueInLoop(const Functor & cb)
{
{
MutexLockGuard lock(mutex_);
pendingFunctors_.push_back(cb);
}
if (!isInLoopThread() || callingPendingFunctors_)
{ //如果不在IO线程或者此时正在pending functor ，则wakeup
wakeup();
}
}
思考：
为什么只有在IO线程的事件回调中调用queueInLoop () 才无须wakeup()？
换句话说：为什么在pending functor 的时候仍然需要wakeup？
因为由于doPendingFunctor() 中调用的Functor()可能再调用queueInLoop(),这是如果不 wakeup,可能或导致新加入的cb 回调不及时。
void EventLoop::doPendingFunctors()
{
std::vector<Functor> functors;
callingPendingFunctors_ = true;
{
MutexLockGuard lock(mutex_);
functors.swap(pendingFunctors_);
}
for(size_t i = 0; i < functors.size();++i)
{
functors[i]();
}
callingPendingFunctors_ = false;
}
void EventLoop::wakeup()
{
uint64_t one = 1;
ssize_t n = ::write(wakeupFd_,&one,sizeof one);
if( n != sizeof one)
{
std::cout << "EventLoop::wakeup error";
_exit(-1);
}
}
2、提高TimerQueue 的线性安全性
前面TimerQueue class 对外开放的接口 addTimer() 只能在IO线程调用，因此 EventLoop::runAfter() 系列的函数不是线程安全的。因为 EventLoop::runAfter() 会调用addTimer() ，如果是在其他的线程调用EventLoop::runAfter() ，也就是在其他的线程调用addTimer()，则不是安全的。
新增一个TimerQueue class 的private 成员函数 addTimerInLoop，在addTimer 中调用这个函数，将实际的工作转移到IO线程中。
将addertime拆分为两部分，拆分后的addtimer只负责转发，addTimerInLoop负责完成修改定时器列表的工作。线程安全的。
TimerId TimerQueue::addTimer(const TimerCallback & cb,Timestamp when,double interval)
{
Timer* timer = new Timer(cb,when,interval);
loop_->runInLoop(boost::bind(&TimerQueue::addTimerInLoop,this,timer));
return TimerId(timer);
}
void TimerQueue::addTimerInLoop(Timer* timer)
{
loop_->assertInLoopThread();
bool earliestChanged = insert(timer); ///已经失效的定时器
if(earliestChanged)
{ resetTimerfd(timerfd_,timer->expiration());}
}
3、EventLoopThread class
IO线程不一定是主线程， 我们可以在任何一个线程创建并运行eventloop, 一个程序也不止一个IO线程，可以按照优先级不同将不同的socket 分给不同的IO线程，避免优先级反转。
EventLoopThread class会启动自己的线程，并在自己的线程中启动loop()。这个class中关键的是startLoop() , 这个函数会返回新线程中EventLoop对象的地址，因此用条件变量来等待线程的创建与运行。
条件变量
如果需要等待某个条件成立，应该使用条件变量，这个变量是一个或者多个线程等待某个bool 表达式为真，即等待别的线程唤醒它。条件变量的正确使用方法：
对于wait 端，对于等待条件端：
- 必须与mutex一起使用，该bool 表达式的读写需要受到mutex 保护
- 在mutex 已上锁的时候才可以调用wait() .
- 把判断bool条件和wait() 放在while循环中
伪代码可以表示为
MutexLock mutex;
Condition cond;
std::deque<int> queue
int dequeue()
{
MutexLockGuard lock(mutex);
while(queue.empty())
{
cond.wait();
}
int top = queue.front();
queue.pop_front();
return top;
}
必须用while 来等待 条件变量，不能用if，否则会引起虚假唤醒。
在多核处理器中，pthread_cond_signal 可能会同时激活多余一个线程（阻塞在条件变量上的线程）。结果是，当一个线程调用pthread_cond_signal 后，多个调用pthread_cond_wait 的线程返回，这种效应称为虚假唤醒。
虚假唤醒 解决 方法是将使用while，而不是if。
如果用if 作为判断的条件，当一个线程调用pthread_cond_signal后，阻塞的线程被唤醒，这个时候应该还是先检查下条件是否满足，再决定是否往下运行，如果不判断而往下运行导致错误。
对于signal 端，对于发送条件端：
- 不一定要在mutex 已上锁的情况下调用signal
- 在signal之前不要修改bool表达式的值.
- 修改bool 表达式的值一般用mutex 锁保护
- 注意区分signal 和 broadcast ： broadcast 通常用于表明状态的变化，signal 表示资源可用
伪代码可以表示为
MutexLock mutex;
Condition cond;
std::deque<int> queue
void enqueue(int x)
{
MutexLockGuard lock(mutex);
queue.push_back(x);
cond.notify(); //signal的包装
}
条件变量是非常底层的同步原语，很少直接使用，一般都是用来实现高层的同步措施。
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