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ros2 单线程与多线程

news 2025/8/10 15:51:55

rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor_;

在 ROS 2（Robot Operating System 2）中，rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor 是一个常用的执行器类，用于处理节点的回调函数和事件。

你提到的 executor_ 看起来是一个 SingleThreadedExecutor 类型的成员变量。这种执行器使用单个线程来处理所有注册到它的节点的回调函数，按照它们被触发的顺序依次执行。

在实际使用中，通常的模式是：

创建一个或多个节点
将这些节点添加到执行器中
调用执行器的 spin() 方法开始处理回调

示例代码片段：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "rclcpp/executors/single_threaded_executor.hpp"class MyNode : public rclcpp::Node {// 节点实现...
};int main(int argc, char * argv[]) {rclcpp::init(argc, argv);// 创建执行器rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor_;// 创建节点auto node = std::make_shared<MyNode>();// 将节点添加到执行器executor_.add_node(node);// 开始执行回调executor_.spin();rclcpp::shutdown();return 0;
}

SingleThreadedExecutor 适用于不需要并行处理回调的简单场景，它可以避免多线程带来的同步问题，但在处理大量计算密集型回调时可能会导致延迟。

rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor_; 添加多线程

如果你想在 ROS 2 中使用多线程处理回调，可以将SingleThreadedExecutor替换为MultiThreadedExecutor，它支持配置线程池大小来实现多线程处理回调。

以下是使用多线程执行器的示例代码：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "rclcpp/executors/multi_threaded_executor.hpp"class MyNode : public rclcpp::Node {
public:MyNode() : Node("my_node") {// 创建一个定时器回调作为示例timer_ = this->create_wall_timer(std::chrono::milliseconds(100),std::bind(&MyNode::timer_callback, this));// 创建一个订阅者作为示例subscriber_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>("test_topic",10,std::bind(&MyNode::sub_callback, this, std::placeholders::_1));}private:void timer_callback() {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Timer callback executed on thread: %d", std::this_thread::get_id());}void sub_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Subscriber callback executed on thread: %d",std::this_thread::get_id());}rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscriber_;
};int main(int argc, char * argv[]) {rclcpp::init(argc, argv);// 创建多线程执行器，指定线程数为4rclcpp::executors::MultiThreadedExecutor executor(rclcpp::executor::ExecutorArgs(), 4);// 创建节点auto node = std::make_shared<MyNode>();// 将节点添加到执行器executor.add_node(node);// 开始执行回调executor.spin();rclcpp::shutdown();return 0;
}

主要区别和注意事项：

MultiThreadedExecutor 可以通过构造函数参数指定线程数量

// 方式1：直接指定线程数
rclcpp::executors::MultiThreadedExecutor executor(4);// 方式2：使用ExecutorArgs结构体
rclcpp::executor::ExecutorArgs args;
args.number_of_threads = 4;
rclcpp::executors::MultiThreadedExecutor executor(args);

多线程执行器会在不同线程上并行执行回调函数，因此需要注意：
- 共享数据的线程安全问题
- 可能需要使用互斥锁 (std::mutex) 保护共享资源
- 回调函数的执行顺序不再有严格保证
线程数量的选择应根据实际需求：
- 过多的线程可能导致系统开销增加
- 通常根据 CPU 核心数量来设置合理的线程数

使用多线程执行器可以提高系统的响应性，特别是当某些回调函数执行时间较长时，可以避免阻塞其他回调的执行。

如何配置MultiThreadedExecutor的线程池大小？

在 ROS 2 中，配置MultiThreadedExecutor的线程池大小有几种常用方法，可根据具体需求选择：

1. 直接通过构造函数指定线程数

最简单的方式是在创建MultiThreadedExecutor对象时直接指定线程数量：

2. 使用`ExecutorArgs`结构体配置

更灵活的方式是通过rclcpp::executor::ExecutorArgs结构体进行配置，除了线程数外还能设置其他参数：

. 动态设置（基于 CPU 核心数）

通常建议根据系统 CPU 核心数量来设置线程数，可通过std::thread::hardware_concurrency()获取：

. 从参数服务器读取配置

更灵活的方式是从 ROS 参数服务器读取线程数配置，便于运行时调整：

// 先创建一个临时节点用于读取参数
auto temp_node = rclcpp::Node::make_shared("executor_config_node");// 声明参数（默认值为4）
temp_node->declare_parameter("executor_threads", 4);// 读取参数
int thread_count;
temp_node->get_parameter("executor_threads", thread_count);// 创建执行器
rclcpp::executors::MultiThreadedExecutor executor(thread_count);