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Halcon 消息队列

之前我们介绍了 消息队列,本文介绍 Halcon 消息队列的用法。

消息队列 {#消息队列}

我们可以把消息队列比作是一个存放消息的容器,当我们需要使用消息的时候可以取出消息供自己使用。 具体内容详见 消息队列

Halcon 算子 {#Halcon-算子}

创建消息队列 {#创建消息队列}

  • 核心函数 create_message_queue

该函数创建一个新的空的消息队列,输出参数 QueueHandle 是指向新建消息队列的句柄。

消息队列被设计成 FIFO 管道,在不同的线程之间安全地传递任意集合的数据。

队列访问在内部是完全同步的,不需要从应用程序进行显式锁定。数据在所谓的消息中通过队列传输。

多个生产者线程可以同时添加数据(enqueue_message) ,而多个消费者线程可以同时提取数据(dequeue_message)。

所有排队的消息都由 enqueue_message 操作复制。因此,原始消息可以在 enqueue_message 调用之后立即重用,而不会影响到排队副本。

创建消息 {#创建消息}

  • 核心函数 create_message:

create_message 创建一个新的空消息。输出参数 MessageHandle 是新创建的消息的句柄,用于在使用该消息的任何后续运算符调用中标识该消息。消息充当类似字典的容器,可以使用异步消息队列在应用程序的线程之间传递。

消息可以存储任意数量的条目,每个条目都有其唯一的键(字符串或整数)和相关的值。每个键可以引用控件参数元组,也可以引用图标对象。这些数据分别使用 set_message_tupleset_message_obj 存储到消息中,在这里可以使用 get_message_tupleget_message_obj 再次检索这些数据。

存储在消息中的控件参数元组始终是原始数据的深度副本。因此,可以在 set_message_tuple 调用之后立即重用原始数据,而不会影响消息。值得注意的例外是句柄: 在消息中存储任何句柄都会复制句柄值,但不会复制句柄后面的资源。

设置消息内容 {#设置消息内容}

  • 核心函数 set_message_obj, set_message_tuple:

两个函数分别可以将 objtuple 数据添加进消息句柄中,使用时类似于字典的取值用法;添加进消息的数据是原始数据的深拷贝。

添加消息进队列 {#添加消息进队列}

  • 核心函数 enqueue_message

enqueue_message 将一个或多个消息排队到由 QueueHandle 参数表示的消息队列。任何线程都可以使用 dequeue_message 从队列中检索排队的消息。

多个生产者(排队)线程和多个使用者(排队)线程可以同时共享相同的队列。消息按先进先出(FIFO)顺序传递。即使多个使用者线程正在使用队列,每条消息也只传递一次。

队列访问在内部是完全同步的,不需要外部锁定。如果队列为空,并且在 dequeue_message 中至少有一个使用者线程在等待消息数据,那么其中一个线程将被成功的 enqueue_message 调用唤醒,并立即传递加入队列的消息数据。否则,消息数据将异步附加到队列中,以便在使用者线程准备好再次取消消息数据队列时立即传递。

所有排队的消息(MessageHandle)都由 enqueue_message 操作复制。因此,原始消息可以在 enqueue_message 调用之后立即重用,而不会影响到排队副本。

操作符参数 GenParamNameGenParamValue 保留在操作符接口中以供将来使用,目前不支持通用参数。

如果在操作之后,队列中包含的消息数量大于最大队列长度 set_message_queue_param 的参数值max_message_num 所指定的最大数量,会抛出 H_ERR_MQOVL 错误。

从队列中取走消息 {#从队列中取走消息}

  • 核心函数 dequeue_message

Dequeue_messageQueueHandle 参数表示的消息队列中排出消息。消息必须由使用 enqueue_message 的任何线程排队。

消息按先进先出(FIFO)顺序传递,每条消息只传递一次。如果队列不是空的,dequeue_message 将立即从队列传递最早的消息。此消息将从队列中删除,并在 MessageHandle 输出参数中返回该消息的句柄。消息数据所有权从消息队列传输(不复制)到新创建的消息句柄。

如果队列为空,dequeue_message 将阻塞,直到消息可以传递(另一个线程使用 enqueue_message 添加消息)。

可以使用 get_message_tupleget_message_objget_message_param 查询存储在消息中的数据。

通过 dequeue_message 获得的消息句柄可以进一步重用(修改和/或排队到另一个消息队列)。

如果使用一个 enqueue_message 调用对多个消息进行排队,那么所有这些消息也将通过一个 dequeue_message 调用一起检索,并通过 MessageHandle 元组传递多个消息句柄。

队列访问在内部是完全同步的,不需要外部锁定。

在应用程序重新配置或清理期间,可能需要唤醒在 dequeue_message 中等待消息的线程。这可以通过使用带有参数 abort_dequeue 的运算符 set_message_queue_param 来实现。在这种情况下,当前阻塞的 dequeue_message 调用立即使用 H_ERR_MQCNCL 返回。

最后,可以通过 GenParamNameGenParamValue 中的通用参数来调整 dequeue_message 行为。目前,只支持一个通用参数 ------ timeout

如果队列为空,则超时控制操作员在等待消息时将阻塞多长时间。过期时,操作符返回 H_ERR_TIMEOUT。超时可以指定为整数或双精度值(以秒为单位) ,也可以指定为字符串 infinite 表示永远等消息。

如果未指定超时,则默认使用无限超时,这意味着操作符将阻塞,直到新消息进入队列或操作中止。

获取消息内容 {#获取消息内容}

  • 核心函数 get_message_paramget_message_objget_message_tuple

get_message_objget_message_tuple 算子从指定 MessageHandle 的消息中提取 key 值对应的内容,得到 TupleData 数据。提取的数据必须是通过 set_message 系列算子设置的。

get_message_param 算子查询消息参数的当前值或有关消息状态的其他信息。

可以查询的值包括:

| key | 含义 | |-----------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | message_keys | 查询存储在消息中的所有键,不管它们是与元组数据还是对象数据相关联。键列表通过 GenParamValue 以字符串元组的形式报告。对于此查询,参数 Key 必须是空元组。 | | key_exists | 如果给定的密钥存储在消息中,则报告1,否则报告0。结果通过 GenParamValue 报告,每个键一个值。 | | key_data_type | 报告与消息中的 tuple 数据关联的键的 tuple(可以使用 get_message_tuple 检索数据)。为与对象数据关联的键报告"object(可以使用 get_message_obj 检索数据)。结果通过 GenParamValue 报告,每个键一个值。这个参数有助于动态决定是使用 get_message_tuple 还是 get_message_obj 来获取特定键的数据。 |

获取队列参数 {#获取队列参数}

  • 核心函数 get_message_queue_param:

get_message_queue_param 查询消息队列参数的当前值或有关队列状态的其他信息。可以通过一个 get_message_queue_param 调用执行多个查询,将多个参数名传递给参数 GenParamName。在 GenParamValue,参数值的返回顺序与调用者请求的参数名相同。

当前支持查询的属性:

| key | 含义 | | |-------------------|--------------------------------------------------------------------------------------|---| | is_empty | 如果队列为空,则返回1,否则返回0。 | | | message_num | 返回队列中当前存储的消息数。 | | | max_message_num | 返回消息队列的" max_message_num"参数的当前值,因为它是使用 set_message_queue_param 设置的。默认值 -1表示没有限制。 | |

Halcon 生产者消费者示例 {#Halcon-生产者消费者示例}

Halcon 自带例程 examples/hdevelop/System/Multithreading/message_queue_producer_consumer.hdev

我模仿实现了简化版的内容:

  • 主程序
  • 生产者代码
  • 消费者代码

实测下来提升吞吐量 3-4 倍。

内存泄漏 {#内存泄漏}

Halcon 在申请图像内存时会额外申请最大图像相同大小的额外内存,这个额外内存一般用于加速处理,但是当多线程启动时,如果在多线程内部读取图像,Halcon 会为每个线程申请一份上述的额外内存,导致内存泄漏

因此正确的多线程使用方式是将数据通过参数传入线程内部,核心只实现运算部分,不要在线程中读取图像数据

参考资料 {#参考资料}



文章链接:
https://www.zywvvd.com/notes/coding/halcon/halcon-queue/halcon-queue/

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