定时器的作用在Qt开发中,应用场景比较丰富,比如轮询定时任务、模拟进度条、延时动画展示、计算时间间隔等等。但在实际的开发中,定时器常常是非必要不使用的原则。了解定时器的实现原理,可以更好的判断在不同应用场景下定时器的使用
1.定时器时间精度依赖于系统的硬件
定时器的精度依赖于系统硬件1ms的定时精度,同时在系统忙碌的情况下无法确保准时触发timeout。因此在某些场景下,依赖前置条件需要延时初始化或延时调用函数,通过定时器延时触发初始化,延时时间的设置与timeout的触发依赖于硬件性能(部分系统还会限制定时器的数量),不同机器表现会有所不同,不能确切保证程序的先后执行情况。
2.定时器的实现原理
Qt定时器的使用依赖于当前线程的事件循环调度,在事件循环中,监听系统消息队列中的WM_TIMER事件,并翻译成QEvent::Timer发送给接收对象,实现定时器的超时。
int timerId = d->threadData->eventDispatcher.load()->registerTimer(interval, timerType, this);
向系统注册定时器事件QEventDispatcherWin32::registerTimer
在 Windows 操作系统中,注册定时器的底层原理涉及到操作系统内核、计时器机制、以及消息传递系统。下面是一个简要的概述,说明在 Windows 中注册定时器的底层原理:
1.定时器对象创建
2.插入定时器队列:
系统会将新创建的定时器对象插入到一个全局定时器队列中。这个队列通常是一个基于时间的优先级队列,以便高效地管理多个定时器。
3.系统时钟管理:
操作系统维护一个全局的系统时钟,用于跟踪系统的当前时间。当一个新的定时器被添加到定时器队列中时,系统会根据定时器的超时间隔计算出定时器的到期时间,并将其与当前系统时间进行比较。
4.系统时钟滴答:
操作系统内核有一个硬件时钟(通常是系统的计时器中断),定期(通常是每隔几毫秒)触发一个中断。这些中断用于更新系统时钟,并检查定时器队列中是否有任何定时器已经到期。
5.检查定时器队列:
每次系统时钟中断触发时,操作系统会检查定时器队列,查看是否有任何定时器已经到期。如果发现一个或多个定时器到期,系统会将这些定时器的到期事件插入到相应线程或窗口的消息队列中。
6.消息处理:
当一个定时器事件被插入到消息队列中时,目标窗口或线程的消息循环会处理这个事件。通常,这涉及到向窗口过程(Window Procedure)发送一个 WM_TIMER 消息。
7.定时器的销毁
当调用 KillTimer 函数时,操作系统会从定时器队列中移除指定的定时器对象,并取消其与窗口或线程的关联。
定时器的使用是向系统注册定时器,系统判断超时会通知定时器关联的窗口函数进行响应,因此,在桌面应用程序开发过程中,如果非必要地使用了定时器,软件处于在用户计算机待机的情况下,会定时触发timeout,调用应用程序,造成待机耗电影响。
在多线程应用程序中,您可以在任何具有事件循环的线程中使用QTimer。要从非gui线程启动事件循环,请使用QThread::exec()。Qt使用定时器的线程关联来确定哪个线程将发出timeout()信号。因此,必须在其线程中启动和停止计时器;不可能从另一个线程启动计时器。