ROS与C++入门教程-Callbacks和Spinning

ROS与C++入门教程-Callbacks和Spinning

说明：

• 介绍Callbacks(回调函数)和Spinning的由来及用途

Callbacks(回调函数)

• roscpp不会为你的程序指定线程模型，这意味着roscpp使用线程在后台做网络管理、调度等，它永远不会暴露线程给应用程序。
• roscpp可以做的，就是允许你的回调函数调用任意数量的线程。
• 最终的结果是，不多做点工作，订阅、服务等回调将永远不会被调用。
• 最常见的解决方案是ros::spin()，但你必须使用下面的一个选项。
• 注意：回调队列/Spinning没有对roscpp内部网络通信的影响，他们只会影响用户的回调发生时。他们影响订阅队列的效果，因为你多快处理您的回调和信息多快能到达决定消息是否会丢弃。

单线程Spinning

• 最简单常用的单线程Spinning版本是ros::spin():

ros::init(argc, argv, "my_node");
ros::NodeHandle nh;
ros::Subscriber sub = nh.subscribe(...);
...
ros::spin();

• 在这个程序中，用户的回调函数在ros::spin()中被调用。
• ros::spin()在节点关闭或ros::shutdown()或按下Ctrl-C才会返回
• 另一个常见的模式是定期运行ros::spinonce()：

ros::Rate r(10); // 10 hz
while (should_continue)
{
  ... do some work, publish some messages, etc. ...
  ros::spinOnce();
  r.sleep();
}

• ros::spinOnce()在那个时间点，会调用所有的回调函数。
• 执行一个自己的spin()函数很简单：

#include <ros/callback_queue.h>
ros::NodeHandle n;
while (ros::ok())
{
  ros::getGlobalCallbackQueue()->callAvailable(ros::WallDuration(0.1));
}

• spinOnce() 类似：

#include <ros/callback_queue.h>
ros::getGlobalCallbackQueue()->callAvailable(ros::WallDuration(0));

• 注：spin()和spinonce()真的意味着单线程应用程序，而不是从多个线程中调用的一次优化。

多线程Spinning

• roscpp提供了一些内建方法来使用多线程的回调函数。
• 有两个内建的方法：ros::MultiThreadedSpinner、ros::AsyncSpinner (since 0.10)
• ros::MultiThreadedSpinner
• MultiThreadedSpinner是阻塞式的spinner，类似ros::spin()。
• 你可以在它的构造器上指定一定数量的线程数，但如果不指定或设置为0，则会在每个CPU上执行一个线程。

ros::MultiThreadedSpinner spinner(4); // Use 4 threads
spinner.spin(); // spin() will not return until the node has been shutdown

• ros::AsyncSpinner (since 0.10)
• AsyncSpinner API (Jade)
• 很有用的线程spinner是AsyncSpinner，它不是阻塞式的spin()调用
• 它有start() 和stop()函数，当它销毁时候就会自动关闭：

ros::AsyncSpinner spinner(4); // Use 4 threads
spinner.start();
ros::waitForShutdown();

CallbackQueue

• 请查阅：CallbackQueue API docs
• 创建回调队列：

#include <ros/callback_queue.h>
...
ros::CallbackQueue my_queue;

• CallbackQueue 有两种方法调用回调函数： callAvailable() 和callOne().
• callavailable()调用队列里所有的。
• callone()只会调用回调在队列最旧的。
• callAvailable()和callOne()都会有一个超时选项，在返回前，它会在超时时间内等待回调有效。
• 如果是0，同时队列没有回调，则直接返回。
• ROS 0.10 默认超时时间是0.1秒，ROS 0.11 默认是0。

高级：使用不同的回调队列

• 你可以注意上面spin()执行的语句，有调用到 ros::getGlobalCallbackQueue()，默认所有的回调都会放到全局队列，由ros::spin() 处理。
• roscpp也可以让你指定的自定义回调队列并独立处理：
  • 1.subscribe(), advertise(), advertiseService()
  • 2.NodeHandle
• 1. 使用那些采用*option结构方式调用，查阅更多API
• 2. 是更通用的方法：

ros::NodeHandle nh;
nh.setCallbackQueue(&my_callback_queue);

• 这个可使用所有订阅，服务，定时器等，回调通过my_callback_queue而不是 roscpp的默认队列。意味着ros::spin() 和ros::spinOnce() 不会处理这些回调。你需要单独处理这些回调。
• 你可以通过手工调用 ros::CallbackQueue::callAvailable() 和ros::CallbackQueue::callOne()方法处理。

my_callback_queue.callAvailable(ros::WallDuration());
// alternatively, .callOne(ros::WallDuration()) to only call a single callback instead of all available

• 各种*Spinner对象可以使用指向回调队列的指针而不是默认值：

• 示例代码：

  ros::AsyncSpinner spinner(0, &my_callback_queue);
  spinner.start();

• 示例代码：

ros::MultiThreadedSpinner spinner(0);
spinner.spin(&my_callback_queue);

使用

• 独立回调到不同队列是有用的，例如：
• 长期运行的服务：指定一个服务自身的回调队列，在一个单独的线程提供服务，意味着这个服务是保证不会阻止其他回调。
• 线程指定的计算量大的回调：类似前面，允许你线程化特定的回调，从而让你的程序保持简单的单线程回调。