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定时器属于基本的的基础组件，不管用户空间的程序开发，还是内核空间的程序开发，很多时候都需要有定时器作为基础组件的支持，但使用场景的不同，对定时器的实现考虑也不同。现在主要讨论UCGUI的Timer实现，以及与LINUX Timer的比较。
LINUX Timer的实现有基于链表和信号实现定时器、基于排序链表的定时器、基于文件描述符的定时器、基于时间轮(Timing-Wheel) 方式实现的定时器，而UCGUI是基于链表实现定时器。
首先，看LINUX基于链表和信号实现定时器是怎么实现的。
在 2.4 的内核中，并没有提供 POSIX timer ［ 2 ］的支持，要在进程环境中支持多个定时器，只能自己来实现，好在 Linux 提供了setitimer(2) 的接口。它是一个具有间隔功能的定时器 (interval timer)，但如果想在进程环境中支持多个计时器，不得不自己来管理所有的计时器。 setitimer(2) 的定义如下：
清单 1. setitimer 的原型
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#include <sys/time.h> int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,struct itimerval *old_value); |
setitimer 能够在 Timer 到期之后，自动再次启动自己，因此，用它来解决 Single-Shot Timer 和 Repeating Timer 的问题显得很简单。该函数可以工作于 3 种模式：
ITIMER_REAL 以实时时间 (real time) 递减，在到期之后发送 SIGALRM 信号
ITIMER_VIRTUAL 仅进程在用户空间执行时递减，在到期之后发送 SIGVTALRM 信号
ITIMER_PROF 进程在用户空间执行以及内核为该进程服务时 ( 典型如完成一个系统调用 ) 都会递减，与 ITIMER_VIRTUAL 共用时可度量该应用在内核空间和用户空间的时间消耗情况，在到期之后发送 SIGPROF 信号
定时器的值由下面的结构定义：
清单 2. setitimer 定时器的值定义
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struct itimerval { struct timeval it_interval; /* next value */ struct timeval it_value; /* current value */ }; struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microseconds */ }; |
setitimer() 以 new_value 设置特定的定时器，如果 old_value 非空，则它返回 which 类型时间间隔定时器的前一个值。定时器从it_value 递减到零，然后产生一个信号，并重新设置为 it_interval，如果此时 it_interval 为零，则该定时器停止。任何时候，只要it_value 设置为零，该定时器就会停止。
由于 setitimer() 不支持在同一进程中同时使用多次以支持多个定时器，因此，如果需要同时支持多个定时实例的话，需要由实现者来管理所有的实例。用 setitimer() 和链表，可以构造一个在进程环境下支持多个定时器实例的 Timer，在一般的实现中的PerTickBookkeeping 时，会递增每个定时器的 elapse 值，直到该值递增到最初设定的 interval 则表示定时器到期。
基于链表实现的定时器可以定义为：
清单 3. 基于链表的定时器定义
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typedef int timer_id; /** * The type of callback function to be called by timer scheduler when a timer * has expired. * * @param id The timer id. * @param user_data The user data. * $param len The length of user data. */ typedef int timer_expiry(timer_id id, void *user_data, int len); /** * The type of the timer */ struct timer { LIST_ENTRY(timer) entries;/**< list entry */ timer_id id; /**< timer id */ int interval; /**< timer interval(second) */ int elapse; /**< 0 -> interval */ timer_expiry *cb; /**< call if expiry */ void *user_data; /**< callback arg */ int len; /**< user_data length */ }; |
定时器的时间间隔以 interval 表示，而 elapse 则在 PerTickBookkeeping() 时递增，直到 interval 表示定时器中止，此时调用回调函数 cb 来执行相关的行为，而 user_data 和 len 为用户可以传递给回调函数的参数。
所有的定时器实例以链表来管理：
清单 4. 定时器链表
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/** * The timer list */ struct timer_list { LIST_HEAD(listheader, timer) header; /**< list header */ int num; /**< timer entry number */ int max_num; /**< max entry number */ void (*old_sigfunc)(int); /**< save previous signal handler */ void (*new_sigfunc)(int); /**< our signal handler */ struct itimerval ovalue; /**< old timer value */ struct itimerval value; /**< our internal timer value */ }; |
这里关于链表的实现使用了 BSD 风格关于链表的一组宏，避免了再造轮子；该结构中，old_sigfunc 在 init_timer 初始定时器链表时候用来保存系统对 SIGALRM 的处理函数，在定时器系统 destory 时用来恢复到之前的处理函数； ovalue 的用途与此类似。
清单 5. 定时器链表的创建和 Destroy
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/** * Create a timer list. * * @param count The maximum number of timer entries to be supported initially. * * @return 0 means ok, the other means fail. */ int init_timer(int count) { int ret = 0; if(count <=0 || count > MAX_TIMER_NUM) { printf(“the timer max number MUST less than %d./n”, MAX_TIMER_NUM); return -1; } memset(&timer_list, 0, sizeof(struct timer_list)); LIST_INIT(&timer_list.header); timer_list.max_num = count; /* Register our internal signal handler and store old signal handler */ if ((timer_list.old_sigfunc = signal(SIGALRM, sig_func)) == SIG_ERR) { return -1; } timer_list.new_sigfunc = sig_func; /*Setting our interval timer for driver our mutil-timer and store old timer value*/ timer_list.value.it_value.tv_sec = TIMER_START; timer_list.value.it_value.tv_usec = 0; timer_list.value.it_interval.tv_sec = TIMER_TICK; timer_list.value.it_interval.tv_usec = 0; ret = setitimer(ITIMER_REAL, &timer_list.value, &timer_list.ovalue); return ret; } /** * Destroy the timer list. * * @return 0 means ok, the other means fail. */ int destroy_timer(void) { struct timer *node = NULL; if ((signal(SIGALRM, timer_list.old_sigfunc)) == SIG_ERR) { return -1; } if((setitimer(ITIMER_REAL, &timer_list.ovalue, &timer_list.value)) < 0) { return -1; } while (!LIST_EMPTY(&timer_list.header)) { /* Delete. */ node = LIST_FIRST(&timer_list.header); LIST_REMOVE(node, entries); /* Free node */ printf(“Remove id %d/n”, node->id); free(node->user_data); free(node); } memset(&timer_list, 0, sizeof(struct timer_list)); return 0; } |
添加定时器的动作非常的简单，本质只是一个链表的插入而已：
清单 6. 向定时器链表中添加定时器
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/** * Add a timer to timer list. * * @param interval The timer interval(second). * @param cb When cb!= NULL and timer expiry, call it. * @param user_data Callback’s param. * @param len The length of the user_data. * * @return The timer ID, if == INVALID_TIMER_ID, add timer fail. */ timer_id add_timer(int interval, timer_expiry *cb, void *user_data, int len) { struct timer *node = NULL; if (cb == NULL || interval <= 0) { return INVALID_TIMER_ID; } if(timer_list.num < timer_list.max_num) { timer_list.num++; } else { return INVALID_TIMER_ID; } if((node = malloc(sizeof(struct timer))) == NULL) { return INVALID_TIMER_ID; } if(user_data != NULL || len != 0) { node->user_data = malloc(len); memcpy(node->user_data, user_data, len); node->len = len; } node->cb = cb; node->interval = interval; node->elapse = 0; node->id = timer_list.num; LIST_INSERT_HEAD(&timer_list.header, node, entries); return node->id; } |
注册的信号处理函数则用来驱动定时器系统：
清单 7. 信号处理函数驱动定时器
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/* Tick Bookkeeping */ static void sig_func(int signo) { struct timer *node = timer_list.header.lh_first; for ( ; node != NULL; node = node->entries.le_next) { node->elapse++; if(node->elapse >= node->interval) { node->elapse = 0; node->cb(node->id, node->user_data, node->len); } } } |
它主要是在每次收到 SIGALRM 信号时，执行定时器链表中的每个定时器 elapse 的自增操作，并与 interval 相比较，如果相等，代表注册的定时器已经超时，这时则调用注册的回调函数。
上面的实现，有很多可以优化的地方：考虑另外一种思路，在定时器系统内部将维护的相对 interval 转换成绝对时间，这样，在每PerTickBookkeeping 时，只需将当前时间与定时器的绝对时间相比较，就可以知道是否该定时器是否到期。这种方法，把递增操作变为了比较操作。并且上面的实现方式，效率也不高，在执行 StartTimer，StopTimer，PerTickBookkeeping 时，算法复杂度分别为 O(1)，O(n)，O(n)，可以对上面的实现做一个简单的改进，在 StartTimer 时，即在添加 Timer 实例时，对链表进行排序，这样的改进，可以使得在执行 StartTimer，StopTimer，PerTickBookkeeping 时，算法复杂度分别为 O(n)，O(1)，O(1) 。
UCGUI同样是基于链表实现，但不同的是它不处于操作系统层面，所以，其回调函数，不是只由信号来实现。
首先，看看UCGUI的结构，跟LINUX一样，同样是有个链表结构来记录多个timer。
typedef struct {
GUI_TIMER_CALLBACK* cb;
GUI_TIMER_Handle hNext;
int Flags;
U32 Context;
GUI_TIMER_TIME t0;
GUI_TIMER_TIME Period;
} GUI_TIMER_Obj;
Cb为timer的callback function。Hnext则衔接各个timer，flags为标识，Context为上下文环境，相当于timer id
Link函数利用头插法，LINK起timer
最后，通过消息循环回调GUI_TIMER_Exec(void)函数
http://blog.csdn.net/jacklam200/article/details/5919876
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