05 | Swoole与Go系列教程之Timer定时器的应用

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大家好，我是码农先森。

写在前面

定时器在程序中的作用是为了实现定时触发事件或周期性执行任务的需求。在很多应用场景中，需要按照特定的时间点或者时间间隔来执行任务，比如定时任务调度、定时日志记录、定时数据清理等。

定时器可以在后台线程或者异步任务中执行，减少对主线程的阻塞，提高程序的并发能力。在 Linux 系统中最常用的是 Crontab 定时调度的工具，可以很便捷的控制任务的执行触发时间。

Timer 定时器原理

Linux 内核提供了一个基于硬件时钟的内核定时器，它使用操作系统或硬件提供的时钟中断机制。内核定时器以“节拍”的方式运行，每个节拍对应一次时钟中断，通常是几毫秒。在每个时钟中断发生时，内核定时器会对等待中的定时器事件进行处理。

内核通过红黑树等数据结构来组织和管理定时器事件，这些事件按照触发时间从早到晚排列。当一个定时器事件的触发时间到达时，在时钟中断处理程序中，内核将相应的定时器事件从红黑树中移除，并将其添加到已到期的定时器链表中。同时，内核会唤醒等待该定时器事件的任务，让任务触发执行。

在 Swoole 中的应用

Swoole 中的定时器 Timer 底层是基于 epoll_wait 和 setitimer 实现，使用最小堆的数据结构，支持添加大量的定时器。在同步 IO 的场景下使用 setitimer 和信号实现，在异步IO 的场景下使用 epoll_wait /kevent / poll / select 超时时间实现。定时器在回调函数自动调用的时候，会自动创建协程，不会阻塞主线程的执行。

<?php

// 创建一个定时器，每隔1秒触发一次
Swoole\Timer::tick(1000, function(){
    // 定时任务的逻辑处理
    echo "定时任务执行了\n";
});
Swoole\Event::wait();

在 Go 语言中的应用

Go 语言中的定时器实现原理是利用了Go语言的协程和通道机制，配合最小堆，实现了定期触发任务或事件的功能。最小堆将定时器事件分布到多个槽位中，每个槽位代表一段时间间隔。每当时间槽的触发时间到达时，就会将相应的定时器事件发送到通道中。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    // 创建一个定时器，每隔1秒触发一次
    timer := time.NewTicker(time.Second)

    // 在单独的 goroutine 中运行定时器
    go func() {
        for {
            select {
            case <-timer.C:
                // 定时任务的逻辑处理
                fmt.Println("定时任务执行了")
            }
        }
    }()

    // 程序会一直运行，直到接收到Ctrl+C信号
    // 这样可以确保定时器一直工作
    ch := make(chan struct{})
    <-ch
}

总结

1. 定时器底层原理都是基于硬件提供的时钟中断机制来实现的。
2. Swoole 中的定时器回调是利用了事件循环机制来实现的。
3. 而 Go 语言中的定时器回调是利用了 channel 信号通道来实现的。
4. 定时器的应用场景还是很多，比如后台定时任务、定时任务调度、延迟执行。
5. 但是底层的原理都是一样的；只是在实现方式及使用方式上有所不同。

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