回调函数ros::spin()与ros::spinOnce()

 

ros::spin()

 

这句话的意思是循环且监听反馈函数（callback）。循环就是指程序运行到这里，就会一直在这里循环了。监听反馈函数的意思是，若是这个节点有callback函数，那写一句ros::spin()在这里，就能够在有对应消息到来的时候，运行callback函数里面的内容。
就目前而言，以我愚见，我以为写这句话适用于写在程序的末尾（由于写在这句话后面的代码不会被执行），适用于订阅节点，且订阅速度没有限制的状况。

 

ros::spinOnce()

 

这句话的意思是监听反馈函数（callback）。只能监听反馈，不能循环。因此当你须要监听一下的时候，就调用一下这个函数。
这个函数比较灵活，尤为是我想控制接收速度的时候。配合ros::ok()效果极佳

 

ROS的主循环中须要不断调用ros::spin()或ros::spinOnce()，二者区别在于前者调用后不会再返回，然后者在调用后还能够继续执行以后的程序。

在使用ros::spin()的状况下，通常来讲在初始化时已经设置好全部消息的回调，而且不须要其余背景程序运行。这样一来，每次消息到达时会执行用户的回调函数进行操做，至关于程序是消息事件驱动的；而在使用ros::spinOnce()的状况下，通常来讲仅仅使用回调不足以完成任务，还须要其余辅助程序的执行：好比定时任务、数据处理、用户界面等。

关于消息接收回调机制在ROS官网上略有说明 (callbacks and spinning)。整体来讲其原理是这样的：除了用户的主程序之外，ROS的socket链接控制进程会在后台接收订阅的消息，全部接收到的消息并非当即处理，而是等到spin()或者spinOnce()执行时才集中处理。因此为了保证消息能够正常接收，须要尤为注意spinOnce()函数的使用 (对于spin()来讲则不涉及太多的人为因素)。

I. 对于速度较快的消息，须要注意合理控制消息队列及spinOnce()的时间。例如，若是消息到达的频率是100Hz，而spinOnce()的执行频率是10Hz，那么就要至少保证消息队列中预留的大小大于10。

II. 若是对于用户本身的周期性任务，最好和spinOnce()并列调用。即便该任务是周期性的对于数据进行处理，例如对接收到的IMU数据进行Kalman滤波，也不建议直接放在回调函数中：由于存在通讯接收的不肯定性，不能保证该回调执行在时间上的稳定性。

 

// 示例代码
ros::Rate r(100);
 
while (ros::ok())
{
  libusb_handle_events_timeout(...); // Handle USB events
  ros::spinOnce();                   // Handle ROS events
  r.sleep();
}

 

III. 最后说明一下将ROS集成到其余程序架构时的状况。有些图形处理程序会将main()包裹起来，此时就须要找到一个合理的位置调用ros::spinOnce()。好比对于OpenGL来讲，其中有一个方法就是采用设置定时器定时调用的方法：

 

// 示例代码
void timerCb(int value) {
  ros::spinOnce();
}
glutTimerFunc(10, timerCb, 0);
glutMainLoop(); // Never returns

 

消息到来并不会当即执行消息处理回调函数，而是在调用ros::spin()以后，才进行消息处理的轮转,消息回调函数统一处理订阅话题的消息。

 

roscpp不会在你的应用中明确一个线程模型：也就是说即便roscpp会在幕后使用多线程管理网络连接，调度等，但它不会将本身的线程暴露在你的应用中。

 

roscpp容许你的回调函数被任意多线程调用，若是你愿意。

 

最后的结果多是你的回调函数将没有机会被调用，最经常使用的方法是使用ros::spin()调用。

 

注意：回调函数的排队和轮转，不会对内部的网路通讯形成影响，它们仅仅会影响到用户的回调函数什么时候发生。它们会影响到订阅者队列。由于处理你回调函数的速度,你消息到来的速度，将会决定之前的消息会不会被丢弃。

 

1.单线程下的轮转

 

最简单的单线程spin的例子就是ros::spin()本身。

 

ros::init(argc, argv, "my_node"); //初始化节点
ros::NodeHandle nh;           //建立节点句柄
ros::Subscriber sub = nh.subscribe(...);  //建立消息订阅者
...
ros::spin();                 //调用spin(),统一处理消息

 

在这里，全部的用户回调函数将在spin()调用以后被调用.

ros::spin()不会返回，直到节点被关闭，或者调用ros::shutdown()，或者按下ctrl+C

另外一个经常使用的模式是周期性地调用ros::spinOnce():

 

ros::Rate r(10); // 10 hz
while (should_continue)
{
  //... do some work, publish some messages, etc. ...
  ros::spinOnce();     //轮转一次,返回
  r.sleep();        //休眠
}

 

ros::spinOnce()将会在被调用的那一时间点调用全部等待的回调函数.

注意：ros::spin()和ros::spinOnce()函数对单线程应用颇有意义,目前不会应用于多线程.

2.多线程轮转

上面是单线程下的消息回调函数轮转，那多线程下是什么样子?

roscpp库提供了一些内嵌的支持来从多线程中调用回调函数.

1) ros::MultiThreadedSpiner

它是一个阻塞型轮转器，相似于ros::spin().

可使用它的构造器来设定线程的个数，若是不设置或设成0，它将为每一个cpu核心使用一个线程。

 

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

2)ros::AsyncSpinner

API : http://docs.ros.org/api/roscpp/html/classros_1_1AsyncSpinner.html

更实用的多线程轮转是异步轮转器(AsyncSpiner)，相对于阻塞的spin()调用，它有本身的start()和stop()调用

而且在销毁后将自动中止。

对上述MultiThreadedSpiner等效的AsyncSpiner使用以下:

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

 

3.CallbackQueue::callAvailable() and callOne()

CallbackQueue API 回调函数队列类: 

http://docs.ros.org/api/roscpp/html/classros_1_1CallbackQueue.html

能够建立一个回调函数队列类:

 

#include 
...
ros::CallbackQueue my_queue;

回调函数队列类有两种触发其内部回调函数的方法：callAvailable()方法和callOne()方法.

前者将获取当前能够符合条件的回调函数，而且所有触发它们；后者将简单地触发队列中最先的那个回调函数.

这两个方法都接受一个可选的timeout超时时间，它们将在此时间以内等待一个回调函数变得符合条件。

若是这个值是0，那么，若是队列中没有回调函数,该方法当即返回.

4.高级主题:使用不一样的回调函数队列

默认的是全部的消息回调函数都会被压入全局消息回调队列.

roscpp容许使用自定义的消息回调函数队列并分别服务。

这能够以两种粒度实现:

1)每一个subsceribe(),advertise(),advertiseService(),等

这部分可使用高级版的方法调用原型,使用一个选项结构体指针参数.

2)每一个节点句柄

这是常见的方法,使用节点句柄的setCallbackQueue()方法:

 

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

这使全部的消息订阅者，服务，定时器等的回调函数都进入my_callback_queue,而非roscpp的默认队列.

这意味着，ros::spin()和ros::spinOnce()将不会触发这些回调函数。

用户本身必须额外调用这些回调函数，可使用的是回调函数队列类对象的callAvailable()方法和callOne()方法

应用:

将不一样的回调函数分别压进不一样的回调函数队列有下面几个优点:

1)长时服务:对一个服务的回调函数安排一个单独的队列,而后单独地使用一个线程来调用它,能够保证不会阻塞其它回调函数

2)计算消耗回调函数:与长时服务类似,为一个费计算时间的回调函数安排一个单独的回调队列处理,可以减轻应用的负担.