第 19.1.1 節

定时器与异步 IO

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本节是整套 Boost.Asio 教程最重要的一节。
串口、TCP、UDP 的异步模型都和定时器类似:先注册异步操作,然后由 io_context.run() 驱动回调执行。

本节所有异步回调都使用 std::bind,暂时不使用 lambda。


示例 1:普通 main() 里写同步定时器

程序目标

先写最简单的阻塞式定时器:程序启动后立刻打印一句话,然后阻塞等待 2 秒,再打印结束。

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <chrono>
#include <iostream>

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;

    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer(io, std::chrono::seconds(2));

    std::cout << "程序开始:准备等待 2 秒" << std::endl;

    // 同步等待会阻塞当前线程,时间没到之前不会继续往下执行。
    timer.wait();

    std::cout << "2 秒到了:timer.wait() 返回" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo1_sync_timer.cpp -o demo1_sync_timer -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo1_sync_timer

运行输出与时间顺序

程序开始:准备等待 2 秒

等待约 2 秒后:

2 秒到了:timer.wait() 返回

完整输出类似:

程序开始:准备等待 2 秒
2 秒到了:timer.wait() 返回

本示例需要注意的点

这个程序没有体现“异步”,因为 timer.wait() 会直接阻塞当前线程。

也就是说,程序卡在这里:

timer.wait();

2 秒没有到之前,下一行不会执行。

关键函数说明

boost::asio::io_context io;

作用:创建一个 Asio 事件循环对象。

在同步 wait() 示例中,它看起来没什么存在感;但到了异步版本,所有异步事件都要靠它驱动。

boost::asio::steady_timer timer(io, std::chrono::seconds(2));

作用:创建一个基于稳定时钟的定时器,设置 2 秒后到期。

参数:

io

表示这个 timer 归哪个 io_context 管。

std::chrono::seconds(2)

表示相对当前时间 2 秒后到期。

timer.wait();

作用:阻塞等待 timer 到期。

返回值:void

特点:简单,但是会阻塞当前线程。机器人程序里如果在主控制循环里这么写,很容易卡住整个程序。


示例 2:普通 main() 里写异步定时器

程序目标

把示例 1 改成异步写法:

  1. 注册一个 2 秒定时器;
  2. async_wait() 不阻塞;
  3. io.run() 开始阻塞;
  4. 2 秒后回调函数被执行;
  5. 没有任务后 io.run() 返回。

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>

void on_timer(const boost::system::error_code& ec)
{
    if (ec)
    {
        std::cout << "定时器被取消,错误信息:" << ec.message() << std::endl;
        return;
    }

    std::cout << "回调函数 on_timer:2 秒到了" << std::endl;
}

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;

    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer(io, std::chrono::seconds(2));

    std::cout << "main:注册 async_wait" << std::endl;

    // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
    timer.async_wait(std::bind(on_timer, std::placeholders::_1));

    std::cout << "main:async_wait 已经返回,但回调还没执行" << std::endl;
    std::cout << "main:准备调用 io.run()" << std::endl;

    io.run();

    std::cout << "main:io.run() 返回,程序结束" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo2_async_timer.cpp -o demo2_async_timer -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo2_async_timer

运行输出与时间顺序

程序立刻输出:

main:注册 async_wait
main:async_wait 已经返回,但回调还没执行
main:准备调用 io.run()

然后程序会卡在:

io.run();

等待约 2 秒后输出:

回调函数 on_timer:2 秒到了
main:io.run() 返回,程序结束

完整输出类似:

main:注册 async_wait
main:async_wait 已经返回,但回调还没执行
main:准备调用 io.run()
回调函数 on_timer:2 秒到了
main:io.run() 返回,程序结束

本示例需要注意的点

async_wait() 不会等待 2 秒。它只是把“2 秒后执行回调”这件事注册到 io_context 里。

真正等待的是:

io.run();

所以不要把 async_wait() 理解成“异步版本的 wait”。更准确地说:

async_wait() = 注册任务
io.run() = 执行事件循环
on_timer() = 任务完成后的回调

std::bind 说明

这句代码:

timer.async_wait(std::bind(on_timer, std::placeholders::_1));

意思是:

当 timer 到期后,Boost.Asio 会传入一个 error_code。
这个 error_code 会填到 std::placeholders::_1 的位置。
最后调用 on_timer(ec)。

on_timer 的函数签名必须能接收这个参数:

void on_timer(const boost::system::error_code& ec)

关键函数说明

timer.async_wait(handler)

作用:注册一个异步等待操作。

参数:一个回调函数对象。

返回值:void

注意:它不会阻塞等待定时器到期。

io.run()

作用:启动事件循环,处理异步任务和回调函数。

返回值:执行过的 handler 数量,类型通常可以看成 std::size_t

本例中,io.run() 执行了 1 个回调,所以返回值是 1。只是我们没有打印返回值。


示例 3:普通 main() 里写两个异步定时器

程序目标

一个 timer 很难看出异步调度的感觉,所以这次写两个 timer:

  1. timer1 1 秒后到期;
  2. timer2 3 秒后到期;
  3. 两个 timer 都在同一个 io_context 里;
  4. io.run() 会等两个任务都完成后才返回。

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>

void on_timer(const boost::system::error_code& ec, const std::string& name)
{
    if (ec)
    {
        std::cout << name << " 被取消:" << ec.message() << std::endl;
        return;
    }

    std::cout << name << " 到期,执行回调" << std::endl;
}

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;

    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer1(io, std::chrono::seconds(1));
    boost::asio::steady_timer timer2(io, std::chrono::seconds(3));

    std::cout << "main:注册 timer1,1 秒后到期" << std::endl;
    // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
    timer1.async_wait(std::bind(on_timer,
                                std::placeholders::_1,
                                std::string("timer1")));

    std::cout << "main:注册 timer2,3 秒后到期" << std::endl;
    timer2.async_wait(std::bind(on_timer,
                                std::placeholders::_1,
                                std::string("timer2")));

    std::cout << "main:调用 io.run()" << std::endl;

    std::size_t count = io.run();

    std::cout << "main:io.run() 返回,一共执行了 " << count << " 个回调" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo3_two_timers.cpp -o demo3_two_timers -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo3_two_timers

运行输出与时间顺序

程序立刻输出:

main:注册 timer1,1 秒后到期
main:注册 timer2,3 秒后到期
main:调用 io.run()

约 1 秒后输出:

timer1 到期,执行回调

再过约 2 秒,也就是程序启动后约 3 秒,输出:

timer2 到期,执行回调
main:io.run() 返回,一共执行了 2 个回调

完整输出类似:

main:注册 timer1,1 秒后到期
main:注册 timer2,3 秒后到期
main:调用 io.run()
timer1 到期,执行回调
timer2 到期,执行回调
main:io.run() 返回,一共执行了 2 个回调

本示例需要注意的点

两个 timer 不是两个线程。

本例只有一个线程,也就是主线程。timer1timer2 的回调都在调用 io.run() 的这个主线程里执行。

真正的执行顺序是:

主线程进入 io.run()
等待事件
timer1 先到期 -> 调用 timer1 回调
继续等待事件
timer2 后到期 -> 调用 timer2 回调
没有任务了 -> io.run() 返回

std::bind 里的固定参数

这句:

std::bind(on_timer, std::placeholders::_1, std::string("timer1"))

等价于提前准备了一个函数对象:

未来 Asio 传入 ec 时,调用 on_timer(ec, "timer1")。

_1 是未来由 Asio 传入的错误码。

"timer1" 是现在就固定好的参数。


示例 4:普通 main() 里写重复定时器

程序目标

实现一个每 1 秒打印一次的定时器,打印 5 次后结束。

这个例子很像机器人里的周期任务,例如:

每 20ms 发送一次速度命令
每 100ms 检查一次下位机心跳
每 1s 打印一次通信状态

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>

void repeat_timer(const boost::system::error_code& ec,
                  boost::asio::steady_timer* timer,
                  int* count)
{
    if (ec)
    {
        std::cout << "repeat_timer 被取消:" << ec.message() << std::endl;
        return;
    }

    ++(*count);
    std::cout << "第 " << *count << " 次定时器回调" << std::endl;

    if (*count < 5)
    {
        timer->expires_after(std::chrono::seconds(1));
        timer->async_wait(std::bind(repeat_timer,
                                    std::placeholders::_1,
                                    timer,
                                    count));
    }
    else
    {
        std::cout << "已经执行 5 次,不再重新注册定时器" << std::endl;
    }
}

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;
    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer(io, std::chrono::seconds(1));
    int count = 0;

    std::cout << "main:注册第 1 次定时器" << std::endl;

    // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
    timer.async_wait(std::bind(repeat_timer,
                               std::placeholders::_1,
                               &timer,
                               &count));

    io.run();

    std::cout << "main:io.run() 返回,程序结束" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo4_repeat_timer.cpp -o demo4_repeat_timer -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo4_repeat_timer

运行输出与时间顺序

程序立刻输出:

main:注册第 1 次定时器

约 1 秒后:

第 1 次定时器回调

之后每隔约 1 秒输出一次:

第 2 次定时器回调
第 3 次定时器回调
第 4 次定时器回调
第 5 次定时器回调
已经执行 5 次,不再重新注册定时器
main:io.run() 返回,程序结束

完整输出类似:

main:注册第 1 次定时器
第 1 次定时器回调
第 2 次定时器回调
第 3 次定时器回调
第 4 次定时器回调
第 5 次定时器回调
已经执行 5 次,不再重新注册定时器
main:io.run() 返回,程序结束

本示例需要注意的点

重复定时器不是 while 循环里 sleep

异步写法是:

第一次 async_wait
第 1 次回调里重新设置 expires_after
第 1 次回调里再次 async_wait
第 2 次回调里再次注册
……

也就是“每次回调结束前,决定要不要注册下一次”。

指针生命周期说明

本例里传了:

&timer
&count

这是为了让 repeat_timer() 能修改同一个 timer 和 count。

这个写法在本例中是安全的,因为:

timer 和 count 都是 main() 里的局部变量
main() 会卡在 io.run()
io.run() 返回前,timer 和 count 都不会析构

但是工程里更推荐把它封装成类,见下一个示例。


示例 5:类里写单个异步定时器

程序目标

把示例 2 改成类封装版本。

类封装是机器人项目里更常见的写法,例如:

SerialDriver 类
TcpClient 类
UdpReceiver 类
RobotController 类

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>

class Printer
{
public:
    explicit Printer(boost::asio::io_context& io)
        : timer_(io, std::chrono::seconds(2))
    {
        std::cout << "Printer 构造:注册 2 秒定时器" << std::endl;

        // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
        timer_.async_wait(std::bind(&Printer::on_timer,
                                    this,
                                    std::placeholders::_1));
    }

private:
    void on_timer(const boost::system::error_code& ec)
    {
        if (ec)
        {
            std::cout << "Printer::on_timer 被取消:" << ec.message() << std::endl;
            return;
        }

        std::cout << "Printer::on_timer:2 秒到了" << std::endl;
    }

private:
    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer_;
};

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;

    Printer printer(io);

    std::cout << "main:准备调用 io.run()" << std::endl;

    io.run();

    std::cout << "main:io.run() 返回" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo5_class_timer.cpp -o demo5_class_timer -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo5_class_timer

运行输出与时间顺序

程序立刻输出:

Printer 构造:注册 2 秒定时器
main:准备调用 io.run()

约 2 秒后输出:

Printer::on_timer:2 秒到了
main:io.run() 返回

完整输出类似:

Printer 构造:注册 2 秒定时器
main:准备调用 io.run()
Printer::on_timer:2 秒到了
main:io.run() 返回

构造函数初始化列表说明

这段:

explicit Printer(boost::asio::io_context& io)
    : timer_(io, std::chrono::seconds(2))
{
}

冒号后面叫“构造函数初始化列表”。

它的作用是:在进入构造函数大括号之前,直接构造成员变量 timer_

为什么这里必须这么写?因为 boost::asio::steady_timer 没有一个适合你先默认构造、再赋值的简单写法。它需要在构造时就知道自己属于哪个 io_context

成员函数绑定说明

这句:

timer_.async_wait(std::bind(&Printer::on_timer,
                            this,
                            std::placeholders::_1));

含义是:

定时器到期后,调用 this->on_timer(ec)。

为什么要写 &Printer::on_timer

因为 on_timer 是成员函数,不是普通全局函数。成员函数必须依赖某个对象才能调用。

为什么要传 this

因为 this 表示当前这个 Printer 对象。

易错点

不要写成:

std::bind(on_timer, std::placeholders::_1)

因为 on_timer 是成员函数,不是普通函数。

也不要漏掉 this

std::bind(&Printer::on_timer, std::placeholders::_1)

这样不知道要调用哪个对象的 on_timer()


示例 6:类里写两个定时器

程序目标

类里同时维护两个 timer:

  1. timer1_ 1 秒后执行;
  2. timer2_ 3 秒后执行;
  3. 用这个例子看清楚“两个异步任务不等于两个线程”。

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>

class TwoTimers
{
public:
    explicit TwoTimers(boost::asio::io_context& io)
        : timer1_(io, std::chrono::seconds(1)),
          timer2_(io, std::chrono::seconds(3))
    {
        std::cout << "TwoTimers 构造:注册 timer1 和 timer2" << std::endl;

        // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
        timer1_.async_wait(std::bind(&TwoTimers::on_timer1,
                                     this,
                                     std::placeholders::_1));

        timer2_.async_wait(std::bind(&TwoTimers::on_timer2,
                                     this,
                                     std::placeholders::_1));
    }

private:
    void on_timer1(const boost::system::error_code& ec)
    {
        if (ec)
        {
            std::cout << "timer1 取消:" << ec.message() << std::endl;
            return;
        }

        std::cout << "timer1:1 秒到了" << std::endl;
    }

    void on_timer2(const boost::system::error_code& ec)
    {
        if (ec)
        {
            std::cout << "timer2 取消:" << ec.message() << std::endl;
            return;
        }

        std::cout << "timer2:3 秒到了" << std::endl;
    }

private:
    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer1_;
    boost::asio::steady_timer timer2_;
};

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;
    TwoTimers app(io);

    std::cout << "main:调用 io.run()" << std::endl;

    io.run();

    std::cout << "main:两个定时器都执行完,io.run() 返回" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo6_class_two_timers.cpp -o demo6_class_two_timers -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo6_class_two_timers

运行输出与时间顺序

程序立刻输出:

TwoTimers 构造:注册 timer1 和 timer2
main:调用 io.run()

约 1 秒后:

timer1:1 秒到了

约 3 秒后:

timer2:3 秒到了
main:两个定时器都执行完,io.run() 返回

完整输出类似:

TwoTimers 构造:注册 timer1 和 timer2
main:调用 io.run()
timer1:1 秒到了
timer2:3 秒到了
main:两个定时器都执行完,io.run() 返回

本示例需要注意的点

timer1_timer2_ 是两个异步任务,但本例仍然只有一个线程。

因为只有主线程调用了:

io.run();

所以两个回调都在主线程里执行,不会并行执行。


示例 7:两个线程同时运行同一个 io_context

程序目标

这次让两个线程都调用 io.run(),观察回调可能由不同线程执行。

这个例子用于理解官方 Timer.5 那类程序:

多个线程 run 同一个 io_context
回调函数可能分配给任意一个正在 run 的线程执行

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>

void print_timer(const boost::system::error_code& ec, const std::string& name)
{
    if (ec)
    {
        std::cout << name << " 取消:" << ec.message() << std::endl;
        return;
    }

    std::cout << name << " 回调执行,线程 id = "
              << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

void run_io(boost::asio::io_context* io, const std::string& thread_name)
{
    std::cout << thread_name << " 开始调用 io.run(),线程 id = "
              << std::this_thread::get_id() << std::endl;

    io->run();

    std::cout << thread_name << " 的 io.run() 返回" << std::endl;
}

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;

    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer1(io, std::chrono::seconds(1));
    boost::asio::steady_timer timer2(io, std::chrono::seconds(1));

    // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
    timer1.async_wait(std::bind(print_timer,
                                std::placeholders::_1,
                                std::string("timer1")));

    timer2.async_wait(std::bind(print_timer,
                                std::placeholders::_1,
                                std::string("timer2")));

    std::thread t1(std::bind(run_io, &io, std::string("线程1")));
    std::thread t2(std::bind(run_io, &io, std::string("线程2")));

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "main:两个线程都结束" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo7_two_threads.cpp -o demo7_two_threads -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo7_two_threads

运行输出与时间顺序

程序启动后两个线程几乎立刻输出:

线程1 开始调用 io.run(),线程 id = 140000000000001
线程2 开始调用 io.run(),线程 id = 140000000000002

约 1 秒后,两个 timer 都到期,输出可能类似:

timer1 回调执行,线程 id = 140000000000001
timer2 回调执行,线程 id = 140000000000002
线程1 的 io.run() 返回
线程2 的 io.run() 返回
main:两个线程都结束

也可能两个回调都被同一个线程执行。线程调度不保证固定。

本示例需要注意的点

这个示例的重点是:

谁调用 io.run(),谁就有可能执行回调函数。

不是 timer1 固定属于线程 1,timer2 固定属于线程 2。

std::thread 里的 std::bind

这句:

std::thread t1(std::bind(run_io, &io, std::string("线程1")));

意思是创建一个线程,在新线程里执行:

run_io(&io, "线程1");

这里也没有使用 lambda。


示例 8:多线程下使用 strand 避免回调并发

程序目标

如果多个线程同时 run() 一个 io_context,不同回调可能同时执行。
如果这些回调都要修改同一个成员变量,就可能出现数据竞争。

strand 的作用是:

保证绑定到同一个 strand 上的 handler 不会并发执行。

完整代码

#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <thread>

class StrandCounter
{
public:
    explicit StrandCounter(boost::asio::io_context& io)
        : strand_(boost::asio::make_strand(io)),
          timer1_(io, std::chrono::seconds(1)),
          timer2_(io, std::chrono::seconds(1)),
          count_(0)
    {
        // 注册异步等待:这一行不会阻塞,回调会在定时器到期后执行。
        timer1_.async_wait(
            boost::asio::bind_executor(
                strand_,
                std::bind(&StrandCounter::on_timer,
                          this,
                          std::placeholders::_1,
                          1)));

        timer2_.async_wait(
            boost::asio::bind_executor(
                strand_,
                std::bind(&StrandCounter::on_timer,
                          this,
                          std::placeholders::_1,
                          2)));
    }

private:
    void on_timer(const boost::system::error_code& ec, int id)
    {
        if (ec)
        {
            std::cout << "timer" << id << " 取消:" << ec.message() << std::endl;
            return;
        }

        ++count_;

        std::cout << "timer" << id << " 回调执行,count = " << count_
                  << ",线程 id = " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    }

private:
    boost::asio::strand<boost::asio::io_context::executor_type> strand_;
    // 创建定时器,并设置到期时间。
    boost::asio::steady_timer timer1_;
    boost::asio::steady_timer timer2_;
    int count_;
};

void run_io(boost::asio::io_context* io, const std::string& name)
{
    std::cout << name << " 开始 run,线程 id = "
              << std::this_thread::get_id() << std::endl;

    io->run();

    std::cout << name << " run 返回" << std::endl;
}

int main()
{
    // 程序从 main 函数开始执行,下面的语句会按顺序运行。
    // io_context 是 Asio 的事件循环对象,异步任务需要靠它调度。
    boost::asio::io_context io;
    StrandCounter counter(io);

    std::thread t1(std::bind(run_io, &io, std::string("线程1")));
    std::thread t2(std::bind(run_io, &io, std::string("线程2")));

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "main:结束" << std::endl;

    return 0;
}

运行结果:见下方“运行输出与时间顺序”;如果示例涉及定时器、线程、网络或外部设备,具体时间和顺序可能会随环境略有变化。

编译运行

g++ demo8_strand.cpp -o demo8_strand -std=c++17 -lboost_system -pthread
./demo8_strand

运行输出与时间顺序

程序启动后两个线程开始 run()

线程1 开始 run,线程 id = 140000000000001
线程2 开始 run,线程 id = 140000000000002

约 1 秒后两个 timer 到期:

timer1 回调执行,count = 1,线程 id = 140000000000001
timer2 回调执行,count = 2,线程 id = 140000000000002
线程1 run 返回
线程2 run 返回
main:结束

线程 id 和 timer 顺序不固定,但 count 不会出现两个回调同时改它的并发问题。

本示例需要注意的点

strand 不是让所有回调固定在同一个线程。
strand 是保证这些回调“不同时执行”。

也就是说,可能是:

timer1 在线程1执行
timer2 在线程2执行

但不会出现:

timer1 和 timer2 同时进入 on_timer()

bind_executor 说明

这段:

boost::asio::bind_executor(strand_, handler)

作用:把 handler 绑定到 strand_ 这个执行器上。

以后 handler 执行时,会遵守这个 strand 的串行化规则。


本节总结

你现在应该记住:

  1. timer.wait() 是同步阻塞。
  2. timer.async_wait() 是注册异步任务,不阻塞。
  3. io.run() 才是事件循环的入口。
  4. 一个线程 run(),回调就在这个线程里顺序执行。
  5. 多个线程 run(),回调可能被不同线程执行。
  6. 多线程共享数据时,用 strand 避免回调并发。
  7. 类里绑定成员函数的标准写法是:
std::bind(&ClassName::member_function,
          this,
          std::placeholders::_1,
          std::placeholders::_2)
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