CyberRt源码剖析-线程等待策略

1.线程等待策略

在base/wait_strategy.h这个头文件中定义了线程切换的策略类：

class WaitStrategy {
 public:
  virtual void NotifyOne() {}
  virtual void BreakAllWait() {}
  virtual bool EmptyWait() = 0;
  virtual ~WaitStrategy() {}
};

class BlockWaitStrategy : public WaitStrategy {
 public:
  BlockWaitStrategy() {}
  void NotifyOne() override { cv_.notify_one(); }

  bool EmptyWait() override {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    cv_.wait(lock);
    return true;
  }

  void BreakAllWait() override { cv_.notify_all(); }

 private:
  std::mutex mutex_;
  std::condition_variable cv_;
};

class SleepWaitStrategy : public WaitStrategy {
 public:
  SleepWaitStrategy() {}
  explicit SleepWaitStrategy(uint64_t sleep_time_us)
      : sleep_time_us_(sleep_time_us) {}

  bool EmptyWait() override {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::microseconds(sleep_time_us_));
    return true;
  }

  void SetSleepTimeMicroSeconds(uint64_t sleep_time_us) {
    sleep_time_us_ = sleep_time_us;
  }

 private:
  uint64_t sleep_time_us_ = 10000;
};

class YieldWaitStrategy : public WaitStrategy {
 public:
  YieldWaitStrategy() {}
  bool EmptyWait() override {
    std::this_thread::yield();
    return true;
  }
};

class BusySpinWaitStrategy : public WaitStrategy {
 public:
  BusySpinWaitStrategy() {}
  bool EmptyWait() override { return true; }
};

class TimeoutBlockWaitStrategy : public WaitStrategy {
 public:
  TimeoutBlockWaitStrategy() {}
  explicit TimeoutBlockWaitStrategy(uint64_t timeout)
      : time_out_(std::chrono::milliseconds(timeout)) {}

  void NotifyOne() override { cv_.notify_one(); }

  bool EmptyWait() override {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    if (cv_.wait_for(lock, time_out_) == std::cv_status::timeout) {
      return false;
    }
    return true;
  }

  void BreakAllWait() override { cv_.notify_all(); }

  void SetTimeout(uint64_t timeout) {
    time_out_ = std::chrono::milliseconds(timeout);
  }

 private:
  std::mutex mutex_;
  std::condition_variable cv_;
  std::chrono::milliseconds time_out_;
};

WaitStrategy基类：
- WaitStrategy 是一个虚基类，定义了等待策略的基本接口。
- 其中包括 NotifyOne() 、 BreakAllWait() 和 EmptyWait() 纯虚函数。
BlockWaitStrategy类：
- BlockWaitStrategy 继承自 WaitStrategy，实现了阻塞式等待策略。
- 它使用了互斥锁和条件变量，通过 cv_.wait(lock) 进行线程等待，通过 cv_.notify_one() 唤醒一个等待的线程，通过 cv_.notify_all() 唤醒所有等待的线程。
- 线程会一直阻塞在此直到另外一个线程来唤醒，当线程被唤醒后才会返回true
SleepWaitStrategy类：
- SleepWaitStrategy 继承自 WaitStrategy，实现了休眠式等待策略。
- 在 EmptyWait() 中，通过 std::this_thread::sleep_for() 函数使当前线程休眠一段时间。
- 线程会休眠一段时间，不会进行阻塞，睡眠时间结束后返回true
YieldWaitStrategy类：
- YieldWaitStrategy 继承自 WaitStrategy，实现了让出CPU时间片的等待策略。
- 在 EmptyWait() 中，通过 std::this_thread::yield() 函数让当前线程放弃其时间片。
- 线程时间片切换，返回true
BusySpinWaitStrategy类：
- BusySpinWaitStrategy 继承自 WaitStrategy，实现了忙等待策略。
- 在 EmptyWait() 中，直接返回 true，表示一直忙等。
- 始终返回true，一直等待
TimeoutBlockWaitStrategy类：
- TimeoutBlockWaitStrategy 继承自 WaitStrategy，实现了带有超时的阻塞等待策略。
- 它在 EmptyWait() 中，使用 cv_.wait_for(lock, time_out_)，允许线程等待一段时间，如果超时则返回 false，否则返回 true。
- 线程在超时时间内没有被唤醒，此时 EmptyWait 方法将返回 false，反映了等待过程中的超时情况。如果被唤醒，返回 true。线程在确定时间内为阻塞状态