boost::asio::deadline_timer(理解)

并发与并行： 并发和并行从宏观上来讲都是同时处理多路请求的概念。但并发和并行又有区别，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

1.Timer.1 - 使用同步定时器 

先完整介绍一下，后面的例子该省略的就省略了。

 

所有的Asio类只要简单的包含"asio.hpp"头文件便可使用：

#include

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：

#include

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(5));

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

 1 basic_deadline_timer(  
 2     boost::asio::io_service & io_service);  
 3   
 4 basic_deadline_timer(  
 5     boost::asio::io_service & io_service,  
 6     const time_type & expiry_time);  
 7   
 8 basic_deadline_timer(  
 9     boost::asio::io_service & io_service,  
10     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：

1 boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::microsec_clock::universal_time()+boost::posix_time::seconds(5));  
2 boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds(5));  

 

在这个简单的程序中，我们用定时器演示一个阻塞等待。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。

t.wait();

最后我们打印出 "Hello, world!" 信息以显示定时器已经终止。 

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

代码：

 1 #include   
 2 #include   
 3 #include   
 4   
 5 int main()  
 6 {  
 7   boost::asio::io_service io;  
 8   
 9   boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds(5));  
10   t.wait();  
11   
12   std::cout << "Hello, world!\n";  
13   
14   return 0;  
15 }

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。

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(5));

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（在本例中为print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。

io.run();

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。

代码：

 1 #include     
 2 #include   
 3 #include   
 4 #include   
 5 using namespace std;    
 6    
 7   
 8 void Print(const boost::system::error_code &ec)  
 9 {  
10     cout<<"Hello World!"<<endl;  
11     cout<endl;  
12 }  
13 int main()  
14 {    
15     cout<endl;  
16     boost::asio::io_service io;  
17     boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds(5));  
18   
19     t.async_wait(Print);  
20     cout<<"to run"<<endl;  
21     io.run();  
22     cout<<"exit"<<endl;  
23     return 0;    
24 }

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)
{
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。

if (*count < 5)
{
std::cout << *count << "\n";
++(*count);

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。 

t->expires_at(t->expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));

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));
}
}

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

为了在定时器第4次被激活时终止程序，我们添加一个新的count变量。 

int count = 0;
boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds(1));

在第四步中，当在主函数中的调用deadline_timer::async_wait() 函数时，我们绑定print函数所需要的附加参数。 

t.async_wait(boost::bind(print,
boost::asio::placeholders::error, &t, &count));

io.run();

最后，为了证明count 变量在print 函数句柄中被使用，我们打印出它的值。 

std::cout << "Final count is " << count << "\n";

代码

 1 #include     
 2 #include   
 3 #include   
 4 #include   
 5 using namespace std;    
 6    
 7   
 8 void Print(const boost::system::error_code &ec,  
 9             boost::asio::deadline_timer* pt,  
10             int * pcount)  
11 {  
12     if (*pcount < 3)  
13     {  
14         cout<<"count = "<<*pcount<<endl;  
15         cout<endl;  
16         (*pcount) ++;  
17   
18         pt->expires_at(pt->expires_at() + boost::posix_time::seconds(5)) ;  
19   
20         pt->async_wait(boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, pt, pcount));  
21           
22     }  
23 }  
24 int main()  
25 {    
26     cout<endl;  
27     boost::asio::io_service io;  
28     boost::asio::deadline_timer t(io, boost::posix_time::seconds(5));  
29     int count = 0;  
30     t.async_wait(boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, &t, &count));  
31     cout<<"to run"<<endl;  
32     io.run();  
33     cout << "Final count is " << count << "\n";  
34     cout<<"exit"<<endl;  
35     return 0;    
36 }

结果：

 

14d0
to run

(等了5s)
count = 0
14d0

(等了5s)
count = 1
14d0

(等了5s)
count = 2
14d0

(等了5s)
Final count is 3
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(5))
,m_timer2(io, boost::posix_time::seconds(5))
,m_count(0)
{

 

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。

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 = "< }

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 < 10)
{
cout<<"Timer1 count = "< cout< m_count++;

m_timer1.expires_at(m_timer1.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1)) ;

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

void Print2()
{
if (m_count < 10)
{
cout<<"Timer2 count = "< cout< m_count++;

m_timer2.expires_at(m_timer2.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1)) ;

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;

};

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。

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

cout<<"to run"<
boost::thread td(boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &io));


io.run();

cout<<"exit"< return 0; 
}

 

代码

 1 #include 
 2 #include 
 3 #include 
 4 
 5 boost::asio::io_service Service;
 6 
 7 class Timer
 8 {
 9 private:
10     boost::asio::deadline_timer timer1;
11     boost::asio::deadline_timer timer2;
12     boost::asio::strand m_strand;
13     int count;
14 
15 public:
16     Timer(boost::asio::io_service& ref_service)
17         :timer1(ref_service, boost::posix_time::seconds(3))
18         , timer2(ref_service, boost::posix_time::seconds(3))
19         , m_strand(ref_service)
20         , count(0)
21     {
22 
23         timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&Timer::Print1, this, boost::asio::placeholders::error)));
24         timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&Timer::Print2, this, boost::asio::placeholders::error)));
25 
26     }
27     ~Timer()
28     {
29 
30     }
31     void Print1(const boost::system::system_error& error)
32     {
33         if (count < 5)
34         {
35             std::cout << "Pints1's count:" << count<<std::endl;
36             std::cout << boost::this_thread::get_id() <<std:: endl;
37             ++count;
38             timer1.expires_at(timer1.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));
39             timer1.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&Timer::Print1, this, boost::asio::placeholders::error)));
40         }
41         else
42         {
43             std::cout << "the Error is:" << error.what() << std::endl;
44         }
45     }
46 
47     void Print2(const boost::system::system_error& error)
48     {
49         if (count < 5)
50         {
51             std::cout << "Print2's count :" < std::endl;
52             std::cout << boost::this_thread::get_id() << std::endl;
53             ++count;
54             timer2.expires_at(timer2.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));
55             timer2.async_wait(m_strand.wrap(boost::bind(&Timer::Print2, this, boost::asio::placeholders::error)));
56         }
57         else
58         {
59             std::cout << "the Error is:" << error.what() << std::endl;
60             boost::asio::io_service::work work(Service);
61         }
62     }
63 
64 };
65 
66 int main(int argc, char** argv)
67 {
68     
69     std::cout << boost::this_thread::get_id() << std::endl;
70     Timer m_timer(Service);
71 
72 
73     std::cout << "异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完" << std::endl;
74     boost::thread t([&](){ std::cout << "\n进入t线程内部执行" << boost::this_thread::get_id() << std::endl;; Service.run();
75                         std::cout << "t线程内部：异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完    (验证)！" << std::endl; });
76     t.detach();
77 
78     std::cout << "异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完" << std::endl;
79     Service.run();
80     std::cout << "异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完    (验证)！" << std::endl;
81     getchar();
82     return 0;
83 }

运行结果：

 1 2544
 2 异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完
 3 异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完
 4 进入t线程内部执行23d4
 5 
 6 Print2's count :0
 7 23d4
 8 Pints1's count:1
 9 2544
10 Pints1's count:2
11 2544
12 Print2's count :3
13 23d4
14 Print2's count :4
15 23d4
16 the Error is:操作成功完成。
17 the Error is:操作成功完成。
18 异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完    (验证)！
19 t线程内部：异步给主线程运行到io_Service::run之前，知道异步回调函数调完    (验证)！

 

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

注意事项：

异步等待时，程序会先执行主线程需要执行的操作，直到io_service::run之前的语句；当回调函数都执行完成之后，才继续执行io_service::run之后的操作，

有时你如果没给io_service::run做点事，run会立马返回，导致程序无响应，解决办法是添加boost::asio::io_service::work work(io_Service), work对象不析构，run是不会立即返回的！

work转载来自：http://blog.csdn.net/huang_xw/article/details/8471057

 

其中异步调用时，用boost::asio::strand,strand.wrap(boost::bind(....)),为了在函数共享数据时，使函数一缕一缕的执行，strand会内部打包函数，返回自己随机分配函数句炳！

 

还有，异步等待的时间要够回调函数的执行时间，否则会直接调用异步等待，所以你可以加入延时函数，deadline_timer::expires_at(.expires.at()+boost::posix_time::senconds(5));保证回调函数的执行时间；

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本文转载自：http://blog.csdn.net/yockie/article/details/40386145