你知道什么是 Eventloop吗？

ChuanXin · 发表于 2023-2-15 21:18

最近了解了一下 Eventloop 这个概念，写篇文章整理一下思路。

1、Eventloop 是什么？

我在网上看了一些资料，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。
最简单的例子：
int main()
{
int choice;

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

      switch (choice) {
      case &#39;q&#39;:
         break;

      case &#39;a&#39;:
         add_record();
         break;
      [...]
      }
} while (choice != &#39;q&#39;);

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 3 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, NULL, NULL);

      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，但对 Windows 支持不够好，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 <ev.h>
#include <stdio.h>

// 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 (&#34;stdin ready&#34;);
  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 (&#34;timeout&#34;);
  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, 2, 0.);
  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。
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：

3、进一步学习？

本文并没有深入分析各种开源事件库里 Eventloop 的实现，感兴趣的小伙伴，可以看看结合下面这些教程，阅读它们的代码。
Unix 网络编程卷1 / 第16章非阻塞式IO
https://linuxjedi.co.uk/2020/04/28/event-loop-programming-a-different-way-of-thinking/
http://www.kegel.com/c10k.html
http://www.wangafu.net/~nickm/libevent-book/
https://nikhilm.github.io/uvbook/An%20Introduction%20to%20libuv.pdf
https://gist.github.com/kassane/f2330ef44b070f4a5fa9d59c770f68e9
https://gohalo.me/post/linux-libev.html
https://metacpan.org/dist/EV/view/libev/ev.pod
https://www.youtube.com/watch?v=8aGhZQkoFbQ
https://taoste.github.io/dirtysalt/html/libev.html
https://leezhenghui.github.io/io-strategy/2018/12/01/io-strategy-dive-into-libev-libeio.html
https://www.zhihu.com/question/21796134

原文链接：不懂就问：什么是 Eventloop?
转载自：老吴嵌入式
文章来源于单片机

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