【问题标题】:Can I create a software watchdog timer thread in C++ using Boost Signals2 and Threads?我可以使用 Boost Signals2 和 Threads 在 C++ 中创建软件看门狗定时器线程吗?
【发布时间】:2010-11-04 04:03:47
【问题描述】:

我目前正在单线程应用程序中从其他人的库中运行函数 Foo。大多数时候,我打电话给 Foo,它真的很快,有时,我打电话给 Foo,它需要很长时间。我不是一个有耐心的人,如果 Foo 要永远占用,我想停止执行 Foo 并且不使用这些参数调用它。

以受控方式调用 Foo 的最佳方法是什么(我当前的环境是 POSIX/C++),这样我可以在一定秒数后停止执行。我觉得在这里做的正确的事情是创建第二个线程来调用 Foo,而在我的主线程中我创建了一个计时器函数,如果第二个线程超时,它最终会发出信号。

还有其他更合适的模型(和解决方案)吗?如果没有,Boost 的 Signals2 库和 Threads 能解决问题吗?

【问题讨论】:

    标签: c++ boost-thread boost-signals watchdog


    【解决方案1】:

    您可以在超时的第二个线程上调用 Foo。例如:

    #include <boost/date_time.hpp> 
    #include <boost/thread/thread.hpp>
    
    boost::posix_time::time_duration timeout = boost::posix_time::milliseconds(500);
    boost::thread thrd(&Foo);
    
    if (thrd.timed_join(timeout))
    {
      //finished
    }
    else
    {
      //Not finished;
    }
    

    【讨论】:

    • 澄清一下,timed_join 不会 如果达到超时,则停止 Foo() 线程的执行,正如我认为 Aron 所要求的那样。相反,调用者只会知道在达到超时时Foo() 线程仍在运行。
    【解决方案2】:

    您可以使用以下类:

    class timer
    {
        typedef boost::signals2::signal<void ()> timeout_slot;
    public:
        typedef timeout_slot::slot_type timeout_slot_t;
    
    public:
        timer() : _interval(0), _is_active(false) {};
        timer(int interval) : _interval(interval), _is_active(false) {};
        virtual ~timer() { stop(); };
    
        inline boost::signals2::connection connect(const timeout_slot_t& subscriber) { return _signalTimeout.connect(subscriber); };
    
        void start()
        {
            boost::lock_guard<boost::mutex> lock(_guard);
    
            if (is_active())
                return; // Already executed.
            if (_interval <= 0)
                return;
    
            _timer_thread.interrupt();
            _timer_thread.join();
    
            timer_worker job;
            _timer_thread = boost::thread(job, this);
    
            _is_active = true;
        };
    
        void stop()
        {
            boost::lock_guard<boost::mutex> lock(_guard);
    
            if (!is_active())
                return; // Already executed.
    
            _timer_thread.interrupt();
            _timer_thread.join();
    
            _is_active = false;
        };
    
        inline bool is_active() const { return _is_active; };
    
        inline int get_interval() const { return _interval; };
    
        void set_interval(const int msec)
        {
            if (msec <= 0 || _interval == msec)
                return;
    
            boost::lock_guard<boost::mutex> lock(_guard);
            // Keep timer activity status.
            bool was_active = is_active();
    
            if (was_active)
                stop();
            // Initialize timer with new interval.
            _interval = msec;
    
            if (was_active)
                start();
        };
    
    protected:
        friend struct timer_worker;
        // The timer worker thread.
        struct timer_worker
        {
            void operator()(timer* t)
            {
                boost::posix_time::milliseconds duration(t->get_interval());
    
                try
                {
                    while (1)
                    {
                        boost::this_thread::sleep<boost::posix_time::milliseconds>(duration);
                        {
                            boost::this_thread::disable_interruption di;
                            {
                                t->_signalTimeout();
                            }
                        }
                    }
                }
                catch (boost::thread_interrupted const& )
                {
                    // Handle the thread interruption exception.
                    // This exception raises on boots::this_thread::interrupt.
                }
            };
        };
    
    protected:
        int             _interval;
        bool            _is_active;
    
        boost::mutex    _guard;
        boost::thread   _timer_thread;
    
        // Signal slots
        timeout_slot    _signalTimeout;
    };
    

    使用示例:

    void _test_timer_handler()
    {
        std::cout << "_test_timer_handler\n";
    }
    
    BOOST_AUTO_TEST_CASE( test_timer )
    {
        emtorrus::timer timer;
    
        BOOST_CHECK(!timer.is_active());
        BOOST_CHECK(timer.get_interval() == 0);
    
        timer.set_interval(1000);
        timer.connect(_test_timer_handler);
    
        timer.start();
    
        BOOST_CHECK(timer.is_active());
    
        std::cout << "timer test started\n";
    
        boost::this_thread::sleep<boost::posix_time::milliseconds>(boost::posix_time::milliseconds(5500));
    
        timer.stop();
    
        BOOST_CHECK(!timer.is_active());
        BOOST_CHECK(_test_timer_count == 5);
    }
    

    【讨论】:

      【解决方案3】:

      您还可以在调用该函数之前设置警报,并捕获 SIGALRM。

      【讨论】:

        【解决方案4】:

        弗拉德,出色的帖子!您的代码已编译并且运行良好。我用它实现了一个软件看门狗定时器。我做了一些修改:

        • 为防止指针衰减,请将信号存储在 boost::shared_ptr 中,并将其传递给线程工作者,而不是指向计时器类的弱指针。这消除了线程工作者成为友元结构的需要,并保证信号在内存中。
        • 添加参数 _is_periodic 以允许调用者选择工作线程是周期性的还是到期后终止。
        • 将 _is_active、_interval 和 _is_periodic 存储在 boost::atomic 中以允许线程安全访问。
        • 缩小互斥锁的范围。
        • 添加 reset() 方法以“启动”计时器,防止其发出到期信号。

        应用了这些更改:

        #include <atomic>
        #include <boost/signals2.hpp>
        #include <boost/thread.hpp>
        
        class IntervalThread
        {
            using interval_signal = boost::signals2::signal<void(void)>;
        
        public:
            using interval_slot_t = interval_signal::slot_type;
        
            IntervalThread(const int interval_ms = 60)
              : _interval_ms(interval_ms),
                _is_active(false),
                _is_periodic(false),
                _signal_expired(new interval_signal()) {};
        
            inline ~IntervalThread(void) { stop(); };
        
            boost::signals2::connection connect(const interval_slot_t &subscriber)
            {
                // thread-safe: signals2 obtains a mutex on connect()
                return _signal_expired->connect(subscriber); 
            };
        
            void start(void)
            {
                if (is_active())
                    return; // Already executed.
                if (get_interval_ms() <= 0)
                    return;
        
                boost::lock_guard<boost::mutex> lock(_timer_thread_guard);
                _timer_thread.interrupt();
                _timer_thread.join();
        
                _timer_thread = boost::thread(timer_worker(),
                        static_cast<int>(get_interval_ms()),
                        static_cast<bool>(is_periodic()),
                        _signal_expired);
                _is_active = true;
            };
        
            void reset(void)
            {
                if (is_active())
                    stop();
                start();
            }
        
            void stop(void)
            {
                if (!is_active())
                    return; // Already executed.
        
                boost::lock_guard<boost::mutex> lock(_timer_thread_guard);
                _timer_thread.interrupt();
                _timer_thread.join();
                _is_active = false;
            };
        
            inline bool is_active(void) const { return _is_active; };
        
            inline int get_interval_ms(void) const { return _interval_ms; };
        
            void set_interval_ms(const int interval_ms)
            {
                if (interval_ms <= 0 || get_interval_ms() == interval_ms)
                    return;
        
                // Cache timer activity state.
                const bool was_active = is_active();
                // Initialize timer with new interval.
                if (was_active)
                    stop();
                _interval_ms = interval_ms;
                if (was_active)
                    start();
            };
        
            inline bool is_periodic(void) const { return _is_periodic; }
            inline void set_periodic(const bool is_periodic = true) { _is_periodic = is_periodic; }
        
        private:
            // The timer worker for the interval thread.
            struct timer_worker {
                void operator()(const int interval_ms, const bool is_periodic, boost::shared_ptr<interval_signal> signal_expired)
                {
                    boost::posix_time::milliseconds duration(interval_ms);
                    try {
                        do {
                            boost::this_thread::sleep<boost::posix_time::milliseconds>(duration);
                            {
                                boost::this_thread::disable_interruption di;
                                signal_expired->operator()();
                            }
                        } while (is_periodic);
                    } catch (const boost::thread_interrupted &) {
                        // IntervalThread start(), stop() and reset() throws boost::this_thread::interrupt,
                        // which is expected since this thread is interrupted. No action neccessary.
                    }
                };
            };
        
            std::atomic<int> _interval_ms;  // Interval, in ms
            std::atomic<bool> _is_active;   // Is the timed interval active?
            std::atomic<bool> _is_periodic; // Is the timer periodic?
        
            boost::mutex _timer_thread_guard;
            boost::thread _timer_thread;
        
            // The signal to call on interval expiration.
            boost::shared_ptr<interval_signal> _signal_expired;
        };
        

        【讨论】:

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