Самый безопасный способ реализовать несколько таймеров внутри потока в C++

Если ваш поток таймера отвечает только за таймеры, а минимальное разрешение составляет 1 секунду, и время не должно быть таким точным (т. е. если +/- 0,1 секунды достаточно), тогда простая реализация для потока таймера состоит в том, чтобы просто заснуть на 1 секунду, проверить наличие таймеров, которые нужно запустить, и повторить, как в следующем псевдокоде:

repeat:
  sleep 1
  t = t+1
  for timer in timers where timer(t) = true:
    fire(timer)

Трудной частью будет заполнение структуры, в которой хранятся таймеры — предположительно, таймеры будут устанавливаться другими потоками, возможно, несколькими потоками, которые могут пытаться устанавливать таймеры одновременно. Было бы целесообразно использовать некоторую стандартную структуру данных, такую ​​как потокобезопасная очередь, для передачи сообщений в поток таймера, который в каждом цикле затем обновлял бы сам набор таймеров:

repeat:
  sleep 1
  t = t+1
  while new_timer_spec = pop(timer_queue):
    add_timer(new_timer_spec)
  for timer in timers where timer(t) = true:
    fire(timer)

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это природа fire(timer) — то, что здесь нужно делать, действительно зависит от потребностей потоков, использующих таймеры. Возможно, было бы достаточно просто установить переменную, которую они могли бы прочитать, или, может быть, это могло бы запустить сигнал, который потоки могли бы прослушивать.

Поскольку все ваши таймеры, по-видимому, создаются через единый API (т. е. управляющий код видит все таймеры), вы можете полностью избежать сигналов или циклов занятости и вести отсортированный список таймеров (например, std::map с ключом по крайнему сроку) и просто подождите переменную условия, используя (например) pthread_cond_timedwait. Мьютекс переменной условия защищает список таймеров.

Если вы запланируете новый таймер, крайний срок которого раньше, чем текущий «следующий» таймер, вам нужно будет разбудить спящий поток и запланировать скорректированный сон (если бы это не было для этого требования, вы могли бы использовать простой usleep или что-то еще). Все это происходит внутри мьютекса, связанного с условной переменной.

Вам не нужно использовать условные переменные, но они кажутся самыми чистыми, поскольку связанный с ними мьютекс естественным образом используется для защиты списка таймеров. Вероятно, вы могли бы также построить это поверх семафона с sem_timedwait, но или поверх select на внутреннем сокете, канале или что-то в этом роде, но тогда вы застряли отдельно, контролируя многопоточный доступ к очереди таймера.