不懂就问:什么是Eventloop?

嵌入式ARM 2022-09-27 12:00

最近了解了一下 Eventloop 这个概念,所以想写一篇文章整理一下思路。

1、Eventloop 是什么?

我在网上看了一些资料,但都比较复杂,而且大多和 JavaScript 扯上关系,对初学者不友好。

我个人理解的 Eventloop,其实就是在一个大循环里,处理各种各样的事件。只是不同的 Eventloop 机制或者库,在性能和适用场景之间有差别罢了。

一个程序,只要它需要一直工作,就会处于一个持续循环运行的状态,我把这个循环的状态,称为 Eventloop。

举个简单的例子:
int main()
{
    int choice;

    do {
        // 等待用户输入
     choice = getch();

        switch (choice) {
        case 'q':
            break;

        case 'a':
            add_record();
            break;
        [...]
        }
    } while (choice != 'q');

    exit(EXIT_SUCCESS);

}

上面这个程序,在一个 while 循环里,根据不同的键盘输入事件,而执行不同的操作。

这就是一个简单的 Eventloop,只是这个 Eventloop 只处理一种事件:键盘输入,且是阻塞等待,虽然很简陋,但是对于上面这个场景而言,已经够用了。

Eventloop 随处可见:

许多开源软件,只要它们有持续运行 + 事件处理的需求,就会有自己的 Eventloop 实现,例如:

图形库 Qt 里的 QGuiApplication::run();

多媒体库 SDL2 里的 SDL_PollEvent();

网络库 Mongoose 里的 mg_mgr_poll();

本质上都是一种 Eventloop,只是由于需求和应用场景的不一样,各自的实现方法有所差异。

合格的 Eventloop:

一个合格的 Eventloop,需要有哪些特性?

我个人认为:

1、不要阻塞,即不要调用可能会阻塞的系统调用,或总是以 nonblocking 的方式调用系统调用。

2、能异步处理事件。

3、性能尽量高,以满足业务需求为下限。

满足上述三点,这个 Eventloop 在功能上就是够用的。

2、Eventloop 怎么用?

基于 select 的 Eventloop:

这是来自 UNIX 网络编程 16.2 章节的一个例子,其大致代码如下:

str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
    ...

    // set nonblock
    val = Fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
 Fcntl(sockfd, F_SETFL, val | O_NONBLOCK);

    // eventloop
    for ( ; ; ) {
        ...
        Select(maxfdp1, &rset, &wset, NULLNULL);

        if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
            // do something
        }

        ... // other event
    }
}

这个程序会从标准输入中读取一行数据,然后通过 socket 发送给服务端,然后接收服务端的响应,最后将响应也写到标准输出。

最关键的点是先调用 fcntl 将所有的输入输出都设置为 nonblock,然后用 select 监测所有的文件描述符。

基本上所有的开源事件库,本质上和这个程序没差别。

各种开源的 Eventloop 库:

由于 Eventloop 是一个比较通用的需求,在开源软件里,有许多优秀的异步事件库都实现了这个功能。

比较适合嵌入式领域异步事件库有 3 个:

  • libevent:an event notification library.

名气最大,应用最广泛,历史最悠久的跨平台事件库。

  • libev:a high performance full-featured event loop written in C.

较 libevent 而言,设计更简练,但是对 Windows 支持不够好,并且和开源社区不怎么接轨。

  • libuv:a multi-platform support library with a focus on asynchronous I/O.

点击查看大图

开发 node.js 的过程中需要一个跨平台的事件库,目前非常活跃,推荐大家重点学习。

libev 最精简,入门最容易,这里用它来介绍一下事件库的用法:

#include 
#include  

// 定义两个事件 watcher
ev_io stdin_watcher;
ev_timer timeout_watcher;

// io watcher 的回调函数
static void
stdin_cb (EV_P_ ev_io *w, int revents)
{
  puts ("stdin ready");
  ev_io_stop (EV_A_ w); 
  ev_break (EV_A_ EVBREAK_ALL);
}

// timer watcher 的回调函数
static void
timeout_cb (EV_P_ ev_timer *w, int revents)
{
  puts ("timeout");
  ev_break (EV_A_ EVBREAK_ONE);
}
 
int main (void)
{
  // 定义 eventloop
  struct ev_loop *loop = EV_DEFAULT;

  // 初始化 io watcher 
  ev_io_init (&stdin_watcher, stdin_cb, /*STDIN_FILENO*/ 0, EV_READ);
  ev_io_start (loop, &stdin_watcher);

  // 初始化 timer watcher 
  ev_timer_init (&timeout_watcher, timeout_cb, 20.);
  ev_timer_start (loop, &timeout_watcher);
 
  // 启动 eventloop
  ev_run (loop, 0); 
  return 0;
}

libev 用 watcher 来检测各种事件,当事件发生时,会调用 watcher 的回调函数。

那么,具体支持哪些事件类型呢?

如果你对 libev 感兴趣,可以根据下面这张图阅读其源码:

END

作者:吴伟东Jack
来源:老吴嵌入式

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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