原始笔记是繁体中文的一段连续叙述加完整代码，这里整理成「需求 / 接口 / 实现 / 设计取舍」四块，原始代码基本保留。
1. 设计目标
有时候不想直接用平台提供的 Timer API，更希望用纯 C++ 写一个最小可用的版本，至少满足以下三点：
- 不过度设计：只提供「定时执行某个函数」的最基本能力。
- 可随时停止：关闭程序时不必等到定时时间到才能退出。
- task 内部能感知是否被中止：定时任务自己执行较久时，可以在中间检查点判断 Timer 是否已经被外部停掉，及时跳出。
下面接口与实现都围绕这三点展开。
2. 接口设计
TimerThread.h：
#pragma once
#include <atomic>
#include <condition_variable>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <thread>
class TimerThread final {
public:
TimerThread();
TimerThread(const TimerThread&) = delete;
TimerThread(TimerThread&&) = delete;
TimerThread& operator=(const TimerThread&) = delete;
TimerThread& operator=(TimerThread&&) = delete;
~TimerThread();
void setTimerTask(const std::function<void()>& task);
void startTimer(long long ms);
void stopTimer();
bool isRunning() const;
private:
std::function<void()> task_;
std::atomic<bool> running_;
std::mutex mutex_;
std::condition_variable cv_timer_;
std::thread thread_;
};
为什么 task 不放在构造函数里
直觉上把 task 作为构造参数看起来更安全：
explicit TimerThread(const std::function<void()>& task);
但这会让灵活性下降很多。例如：
- 想把
TimerThread当成成员变量时，往往无法在构造时就拿到 task - 真正的 task 通常需要在某个成员函数里
std::bind一些局部变量 - 如果坚持构造时传入，最后通常只能改成「指针 + 延迟构造」的写法，绕回原点
所以这里把 task 拆出来，用 setTimerTask() 单独设定。
bool isRunning() const 看起来多余但很重要
它提供了一种「在 task 内部检查 Timer 是否已经被停止」的能力。
如果 task 比较长，使用者可以在中间反复调用 isRunning()，一旦发现已经被外部 stopTimer()，就尽快退出。
例如关闭程序时，没人愿意等一个还要跑很久的 task 把窗口卡在那。
3. 实现
TimerThread.cpp：
#include "TimerThread.h"
#include <cassert>
#include <chrono>
TimerThread::TimerThread()
: task_(),
running_(false),
mutex_(),
cv_timer_(),
thread_() {}
TimerThread::~TimerThread() {
stopTimer();
}
void TimerThread::setTimerTask(const std::function<void()>& task) {
assert(thread_.get_id() != std::this_thread::get_id());
assert(!running_);
task_ = task;
}
void TimerThread::startTimer(long long ms) {
assert(thread_.get_id() != std::this_thread::get_id());
assert(task_);
assert(!running_);
running_ = true;
thread_ = std::thread([this, ms]() {
while (running_) {
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
cv_timer_.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(ms), [this] {
return !running_;
});
}
if (!running_) {
return;
}
task_();
}
});
}
void TimerThread::stopTimer() {
assert(thread_.get_id() != std::this_thread::get_id());
running_ = false;
cv_timer_.notify_one();
if (thread_.joinable()) {
thread_.join();
}
}
bool TimerThread::isRunning() const {
return running_;
}
4. 几个关键点的解释
析构里调用 stopTimer()
TimerThread::~TimerThread() {
stopTimer();
}
避免使用者忘记停止，也避免发生异常时线程无法回收。
setTimerTask() 的两个 assert
void TimerThread::setTimerTask(const std::function<void()>& task) {
assert(thread_.get_id() != std::this_thread::get_id());
assert(!running_);
task_ = task;
}
- 第一个：防止使用者在 task 内部又调用
setTimerTask()，造成「自己等自己」的死锁。 - 第二个：要求设置新 task 前先停止 Timer，防止线程正在执行旧 task 时被改成新的 task。这里故意不加锁，因为
TimerThread本身就不打算做成 thread-safe。
startTimer() 用 condition_variable 等待
cv_timer_.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(ms), [this] {
return !running_;
});
如果 Timer 设了 60 分钟，关闭程序时不可能等 60 分钟才能退出。
通过 cv_timer_.notify_one() + running_ = false，可以在等待过程中立即被唤醒并退出。
stopTimer() 中先改标志再 notify
void TimerThread::stopTimer() {
running_ = false;
cv_timer_.notify_one();
if (thread_.joinable()) {
thread_.join();
}
}
先把 running_ 置为 false，再 notify，避免「被唤醒后发现条件还没变」的伪唤醒浪费一轮检查。
5. 还有两个使用上要注意的点
- task 跨线程访问数据要自己保护：task 是在 Timer 线程里执行的，如果它访问的变量同时被其他线程修改，仍然需要使用者自己加锁。
- task 执行时间过长会拖累下一次触发：如果设定 1 秒触发一次，但 task 自己跑了 1 秒，下次触发实际上变成了 2 秒后。 常见解法是 task 内部把真正的工作转给另一个线程或线程池，Timer 线程只负责「按时间发起调度」。
6. 后续可补的方向
- 同时支持「单次触发」和「周期触发」
- 多个 task 共享同一个调度线程的 TimerService
- 在内部使用最小堆 /
std::set<deadline>调度多个 timer - 与
executor/event loop框架（如 boost.asio、libuv）的对接方式
