Muduo网络库源码分析（三）线程间使用eventfd通信和EventLoop::runInLoop系列函数

来源：互联网发布：知乎为什么封号编辑：程序博客网时间：2024/06/15 04:04

先说第一点，线程（进程）间通信有很多种方式（pipe,socketpair），为什么这里选择eventfd？

eventfd 是一个比 pipe 更高效的线程间事件通知机制，一方面它比 pipe 少用一个 file descripor，节省了资源；另一方面，eventfd 的缓冲区管理也简单得多，全部“buffer” 只有定长8 bytes，不像 pipe 那样可能有不定长的真正 buffer。

最重要的一点：当我们想要编写并发型服务器的时候，eventfd 可以完美取代 pipe去通知(唤醒)其他的进程(线程)。比如经典的异步IO reactor/selector 应用场景，去唤醒select的调用。可以和事件通知机制完美的的结合。

（一）eventfd

#include <sys/eventfd.h>int eventfd(unsigned int initval, intflags);

简单的应用示例：

#include <sys/eventfd.h>    #include <unistd.h>    #include <stdlib.h>    #include <stdio.h>    #include <stdint.h>             /* Definition of uint64_t */        #define handle_error(msg) \       do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)        int    main(int argc, char *argv[])    {       uint64_t u;               int efd = eventfd(10, 0);       if (efd == -1)           handle_error("eventfd");              int ret = fork();       if(ret == 0)       {           for (int j = 1; j < argc; j++) {               printf("Child writing %s to efd\n", argv[j]);               u = atoll(argv[j]);               ssize_t s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));               if (s != sizeof(uint64_t))                   handle_error("write");           }           printf("Child completed write loop\n");               exit(EXIT_SUCCESS);       }       else       {           sleep(2);               ssize_t s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));           if (s != sizeof(uint64_t))               handle_error("read");           printf("Parent read %llu from efd\n",(unsigned long long)u);           exit(EXIT_SUCCESS);       }    }

（二）EventLoop::loop、runInLoop、queueInLoop、doPendingFunctors

先看一下这四个函数总体的流程图：

依次解释：

// 该函数可以跨线程调用  void EventLoop::quit()  {      quit_ = true;      if (!isInLoopThread())      {          wakeup();      }  }    //使用eventfd唤醒  void EventLoop::wakeup()  {    uint64_t one = 1;    //ssize_t n = sockets::write(wakeupFd_, &one, sizeof one);    ssize_t n = ::write(wakeupFd_, &one, sizeof one);    if (n != sizeof one)    {      LOG_ERROR << "EventLoop::wakeup() writes " << n << " bytes instead of 8";    }  }

view plain co

如果不是当前IO线程调用quit，则需要唤醒（wakeup()）当前IO线程，因为它可能还阻塞在poll的位置（EventLoop::loop()），这样再次循环判断 while (!quit_) 才能退出循环。view pl

// 事件循环，该函数不能跨线程调用  // 只能在创建该对象的线程中调用  void EventLoop::loop()  {// 断言当前处于创建该对象的线程中    assertInLoopThread();      while (!quit_)      {          pollReturnTime_ = poller_->poll(kPollTimeMs, &activeChannels_);            eventHandling_ = true;          for (ChannelList::iterator it = activeChannels_.begin();                  it != activeChannels_.end(); ++it)          {              currentActiveChannel_ = *it;              currentActiveChannel_->handleEvent(pollReturnTime_);          }          currentActiveChannel_ = NULL;          eventHandling_ = false;         <span style="color:#ff0000;"> doPendingFunctors();</span>      }  }

// 为了使IO线程在空闲时也能处理一些计算任务

// 在I/O线程中执行某个回调函数，该函数可以跨线程调用  void EventLoop::runInLoop(const Functor& cb)  {    if (isInLoopThread())    {      // 如果是当前IO线程调用runInLoop，则同步调用cb      cb();    }    else    {      // 如果是其它线程调用runInLoop，则异步地将cb添加到队列,让IO线程处理      queueInLoop(cb);    }  }

void EventLoop::queueInLoop(const Functor& cb)  {    {    MutexLockGuard lock(mutex_);    pendingFunctors_.push_back(cb);    }      // 调用queueInLoop的线程不是当前IO线程则需要唤醒当前IO线程，才能及时执行doPendingFunctors();      // 或者调用queueInLoop的线程是当前IO线程（比如在doPendingFunctors()中执行functors[i]() 时又调用了queueInLoop()）    // 并且此时正在调用pending functor，需要唤醒当前IO线程    // 因为在此时doPendingFunctors() 过程中又添加了任务，故循环回去poll的时候需要被唤醒返回，进而继续执行doPendingFunctors()      // 只有当前IO线程的事件回调中调用queueInLoop才不需要唤醒   //  即在handleEvent()中调用queueInLoop 不需要唤醒，因为接下来马上就会执行doPendingFunctors();    if (!isInLoopThread() || callingPendingFunctors_)    {      wakeup();    }  }  // 该函数只会被当前IO线程调用  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;  }

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关于doPendingFunctors 的补充说明：

1、不是简单地在临界区内依次调用Functor，而是把回调列表swap到functors中，这样一方面减小了临界区的长度（意味着不会阻塞其它线程的queueInLoop()），另一方面，也避免了死锁（因为Functor可能再次调用queueInLoop()）

2、由于doPendingFunctors()调用的Functor可能再次调用queueInLoop(cb)，这时，queueInLoop()就必须wakeup()，否则新增的cb可能就不能及时调用了

3、muduo没有反复执行doPendingFunctors()直到pendingFunctors_为空而是每次poll 返回就执行一次，这是有意的，否则IO线程可能陷入死循环，无法处理IO事件。

总结一下就是：

假设我们有这样的调用：loop->runInLoop(run)，说明想让IO线程执行一定的计算任务，此时若是在当前的IO线程，就马上执行run()；如果是其他线程调用的，那么就执行queueInLoop(run),将run异步添加到队列，当loop内处理完事件后，就执行doPendingFunctors()，也就执行到了run()；最后想要结束线程的话，执行quit。

参考：

《linux多线程服务端编程》

http://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/40593721?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

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