在后端的开发中，定时器有很广泛的应用。

比如：

心跳检测

倒计时

游戏开发的技能冷却

redis的键值的有效期等等，都会使用到定时器。

定时器的实现数据结构选择

红黑树

对于增删查，时间复杂度为O(logn)，对于红黑树最⼩节点为最左侧节点，时间复杂度O(logn)

最小堆

对于增查，时间复杂度为O(logn)，对于删时间复杂度为O(n)，但是可以通过辅助数据结构（ map 或者hashtable来快速索引节点）来加快删除操作；对于最⼩节点为根节点，时间复杂度为O(1)

跳表

对于增删查，时间复杂度为O(logn)，对于跳表最⼩节点为最左侧节点，时间复杂度为O(1)，但是空间复杂度⽐较⾼，为O(1.5n)

时间轮

对于增删查，时间复杂度为O(1)，查找最⼩节点也为O(1)

libco的使用了时间轮的实现

首先，时间轮有几个结构，必须理清他们的关系。

struct stTimeoutItem_t
{
enum { eMaxTimeout = 40 * 1000 }; // 40s
stTimeoutItem_t* pPrev; // 前
stTimeoutItem_t* pNext; // 后
stTimeoutItemLink_t* pLink; // 链表，没有用到，写这里有毛用
OnPreparePfn_t pfnPrepare; // 不是超时的事件的处理函数
OnProcessPfn_t pfnProcess; // resume协程回调函数
void* pArg; // routine 协程对象指针
bool bTimeout; // 是否超时
unsigned long long ullExpireTime; // 到期时间
};
struct stPoll_t;
struct stPollItem_t : public stTimeoutItem_t
{
struct pollfd* pSelf; // 对应的poll结构
stPoll_t* pPoll; // 所属的stPoll_t
struct epoll_event stEvent; // epoll事件，poll转换过来的
};
// co_poll_inner 创建，管理这多个stPollItem_t
struct stPoll_t : public stTimeoutItem_t
{
struct pollfd* fds; // poll 的fd集合
nfds_t nfds; // poll 事件个数
stPollItem_t* pPollItems; // 要加入epoll 事件
int iAllEventDetach; // 如果处理过该对象的子项目pPollItems，赋值为1
int iEpollFd; // epoll fd句柄
int iRaiseCnt; // 此次触发的事件数
};

我把这几个结构拉一起了，

其中，能看出，stCoEpool_t管理了这一切

// TimeoutItem的链表
struct stTimeoutItemLink_t
{
stTimeoutItem_t* head;
stTimeoutItem_t* tail;
};
// TimeOut
struct stTimeout_t // 时间伦
{
stTimeoutItemLink_t* pItems; // 时间轮链表，开始初始化分配只一圈的长度，后续直接使用
int iItemSize; // 超时链表中一圈的tick 60*1000
unsigned long long ullStart; // 时间轮开始时间，会一直变化
long long llStartIdx; // 时间轮开始的下标，会一直变化
};
// epoll 结构
struct stCoEpoll_t
{
int iEpollFd;
static const int _EPOLL_SIZE = 1024 * 10;
struct stTimeout_t* pTimeout; // epoll 存着时间轮
struct stTimeoutItemLink_t* pstTimeoutList; // 超时事件链表
struct stTimeoutItemLink_t* pstActiveList; // 用于signal时会插入
co_epoll_res* result;
};

也就是说，一个协程，就有一个，在co_init_curr_thread_env 中创建

它管理着超时链表，信号事件链表

其中的pTimeout，就是时间轮，也就是一个数组，这个数组的大小位60*1000

stTimeout_t *AllocTimeout( int iSize )
{
stTimeout_t *lp = (stTimeout_t*)calloc( 1,sizeof(stTimeout_t) );
lp->iItemSize = iSize;
// 注意这里先把item分配好了，后续直接使用
lp->pItems = (stTimeoutItemLink_t*)calloc( 1, sizeof(stTimeoutItemLink_t) * lp->iItemSize );
lp->ullStart = GetTickMS();
lp->llStartIdx = 0;
return lp;
}

这就是分配的时间轮的方法，首先指定了下标时间等信息，根据结构注释应该不难懂

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有了这些后，再来看看时怎么添加超时事件的

// apTimeout：时间轮
// apItem: 某一个定时item
// allNow：当前的时间
// 函数目的，将超时项apItem加入到apTimeout
int AddTimeout( stTimeout_t *apTimeout, stTimeoutItem_t *apItem ,unsigned long long allNow )
{
// 这个判断有点多余，start正常已经分配了
if( apTimeout->ullStart == 0 )
{
apTimeout->ullStart = allNow;
apTimeout->llStartIdx = 0;
}
// 当前时间也不大可能比前面的时间大
if( allNow < apTimeout->ullStart )
{
co_log_err(“CO_ERR: AddTimeout line %d allNow %llu apTimeout->ullStart %llu”,
__LINE__,allNow,apTimeout->ullStart);
return __LINE__;
}
if( apItem->ullExpireTime < allNow )
{
co_log_err(“CO_ERR: AddTimeout line %d apItem->ullExpireTime %llu allNow %llu apTimeout->ullStart %llu”,
__LINE__,apItem->ullExpireTime,allNow,apTimeout->ullStart);
return __LINE__;
}
// 到期时间到start的时间差
unsigned long long diff = apItem->ullExpireTime – apTimeout->ullStart;
// itemsize 实际上是毫秒数，如果超出了，说明设置的超时时间过长
if( diff >= (unsigned long long)apTimeout->iItemSize )
{
diff = apTimeout->iItemSize – 1;
co_log_err(“CO_ERR: AddTimeout line %d diff %d”,
__LINE__,diff);
//return __LINE__;
}
// 将apItem加到末尾
AddTail( apTimeout->pItems + ( apTimeout->llStartIdx + diff ) % apTimeout->iItemSize , apItem );
return 0;
}

其实，这里有个概念，stTimeoutItemLink_t 与stTimeoutItem_t，也就是说，stTimeout_t里面管理的时60*1000个链表，而每个链表有一个或者多个stTimeoutItem_t，下面这个函数，就是把节点Item加入到链表的方法。

template <class TNode,class TLink>
void inline AddTail(TLink*apLink, TNode *ap)
{
if( ap->pLink )
{
return ;
}
if(apLink->tail)
{
apLink->tail->pNext = (TNode*)ap;
ap->pNext = NULL;
ap->pPrev = apLink->tail;
apLink->tail = ap;
}
else
{
apLink->head = apLink->tail = ap;
ap->pNext = ap->pPrev = NULL;
}
ap->pLink = apLink;
}

到这里，基本把一个超时事件添加到时间轮中了，这时就应该切换协程了co_yield_env

int ret = AddTimeout( ctx->pTimeout, &arg, now );
int iRaiseCnt = 0;
if( ret != 0 )
{
co_log_err(“CO_ERR: AddTimeout ret %d now %lld timeout %d arg.ullExpireTime %lld”,
ret,now,timeout,arg.ullExpireTime);
errno = EINVAL;
iRaiseCnt = -1;
}
else
{
co_yield_env( co_get_curr_thread_env() );
iRaiseCnt = arg.iRaiseCnt;
}