软件定时器设计

定时器的作用

定时器的主要用途是执行定时任务，就比如闹钟，定一个每天早上7点的闹钟，闹钟响了之后要执行起床刷牙的动作，地球也在执行定时操作，每24小时自转一圈，最近有新闻说地球自转越来越快了，地球定时器也不太准啊(lll￢ω￢)。上面举的两个例子就是循环定时器，只要你不取消闹钟，地球不爆炸，定时器就会一直存在，还有一些一次性定时任务，执行完就结束了，比如你定了一个抢火车票的任务，抢到票了任务就已完成。

软件定时器

软件世界的定时器与现实世界的定时器类似，也有循环定时任务和一次性定时任务，根据使用场景不同方案有所区别。

选取定时函数

在现实世界中如果没有手表，我们可以根据太阳的东升西落知道一天过去了，“一天”这个时间精度是粗糙的。有了手表之后，想执行一个定时任务，你可以不停的看表（这就叫轮询），比如10点钟我要抢火车票，从9点50分我就隔一会儿看一次手表，直到10点执行抢票任务。有了闹钟（手机）之后，我定一个10点钟定时器，这样我就可以做别的事情，到了10点闹钟一响，我立马停止手上的事情，执行抢票任务，这种就叫中断。

什么是定时函数呢h4>

定时函数就是闹钟，可以提醒程序到了执行任务的时间。如下图所示，常用的定时函数：

前四个sleep函数，会让调用线程挂起，原地等待定时器超时，挂起可以理解为等待的这段时间啥都干不了，就类似于你站在起跑线上，裁判10 9 8 7 6 5 4 3 2 1倒数，你知道10s后才起跑呢，你能站起来扭扭胯胯轴吗，不行，你得原地等待。

alarm()和setitimer()，它们的通知机制采用了信 SIGALRM，由于SIGALRM信 不可靠，会造成超时通知不可靠，而且多线程中处理信 也是一个麻烦事，也不考虑。

timer_create()/timer_settime()系列函数是POSIX规定，精度达到纳秒级，提供了一个数据结构struct sigevent可以指定一个实时信 作为通知信 ，同时也可以设置线程ID，将信 传递到指定的线程。相比前两个函数，有了不小的改进，可以作为一个备选的实现，但是可以预见到封装起来不会很轻松。此外使用此系列的函数，需要链接librt库。

事实上，我们遗漏掉了几个同样具有定时的功能的API——多路复用。在Linux上的多路复用机制有select/poll/epoll几种，它们轮询时都允许指定一个超时时间，如果在指定时间内，监控的事件没有到达，轮询函数会超时返回。精度也足够用，poll/epoll是毫秒级的(millisecond),select超时参数是struct timeval，是微秒级的(microsecond)。

选择epoll的优势很明显，能将定时功能完美的融入已有的event loop里，同时epoll有着天然的高并发的能力，millisecond级的精度也足够用。
参考文章：
https://cloud.tencent.com/developer/article/1763594

定时函数如何选取

根据你的使用场景，举两个例子:
1.多线程
使用多路复用机制select/poll/epoll都要求有一个线程专门执行多路任务的判断，这个线程在没有任务的时候会休眠以节省系统开销。
多路复用的优点是定时线程只管保证定时提醒，超时任务又其他线程执行，二者不会相互影响；由于定时线程和定时任务是异步的，同时要考虑线程间交互以及时间补偿。
2.单线程
如果你的软件系统没有多余的资源用于多路复用线程，则不能使用多路复用机制，则要在本线程中执行定时任务，这种机制类似于轮询，每一个时间间隔就查询是否有定时器超时，如果有则执行所有超时任务，如果超时函数执行时间过长，会印象定时器的准确性。

定时器管理

在软件应用中，根据定时长短不同，是否循环，回调函数不同，会需要创建很多定时器，如果管理这些定时器，使得创建，删除，执行定时器的效率最高，需要选择一种算法来管理。
这里可以参考文章
https://jishuin.proginn.com/p/763bfbd54473