ros::spin()、ros::spinOnce()：使用细节、区别

ros::spin()、ros::spinOnce()：使用细节、区别

摘要：本文主要讲解下，ros::spin()和ros::spinOnce()的使用细节，以及他们的区别。

一、ros::spin()

先来一个直观的例子，然后根据例子来分析。

消息的发送：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include 
 
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "talker");
    ros::NodeHandle n;
    //1000 为queue_size大小，设置为１：实时性，只保留最新的。０：表示为无穷大。
    //关于queue_size的详解：https://blog.csdn.net/handsome_for_kill/article/details/81984428
    ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
    ros::Rate loop_rate(10);
 
    while (ros::ok())
    {
        std_msgs::String msg;
        std::stringstream ss;
        ss << "hello world " << count;
        msg.data = ss.str();
        ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
        
        // 向 Topic: chatter 发送消息, 发送频率为10Hz（1秒发10次）；消息池最大容量1000。
        chatter_pub.publish(msg);
        loop_rate.sleep();
    }
    return 0;
}

消息的订阅：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
 
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "listener");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);//1000为回调函数的队列长度
    ros::spin();
    return 0;
}

根据上面的实例，我们来捋一捋处理流程：

1. 消息发布器在一个while里面一直循环发送“hello world”到话题（topic）chatter上。
2. 消息订阅器一旦知道chatter上面有data，就会将这data作为参数传入callback函数中，但是此时还没有执行callback函数，而是把callback函数放到了一个回调函数队列中。
3. 所以当发布器不断发送data到chatter上面时，就会有相应的callback函数进入队列中，它们函数名一样，只是实参不一样。

那什么时候处理回调函数队列中的回调函数了？这就是　ros::spin()　需要做的工作了。

• 对于spin函数，一旦进入spin函数，它就不会返回了，也不继续往后执行了，相当于它在自己的函数里面死循环了（直到ctrl+c　或者程序终止的时候才退出）。
• 主要的工作，就是不断的检查回调函数队列里面是否有callback函数存在，如果有的话，它就会马上去执行callback函数。如果没有的话，它就会阻塞，不会占用CPU。

二、ros::spinOnce()

消息的发送和上面是一样的，这里只说一下消息的订阅。

消息的订阅：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
  
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    /*...TODO...*/ 
}
  
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "listener");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 2, chatterCallback);
  
    ros::Rate loop_rate(5);　//频率为５hz
    while (ros::ok())
    {
        /*...TODO...*/ 
        ros::spinOnce();
        loop_rate.sleep(); //配合执行频率，sleep一段时间，然后进入下一个循环。
    }
    return 0;
}

回调函数的队列的创建和上面的分析是一样的，这里讲一讲ros::spinOnce()　的处理流程：

1. 当spinOnce函数被调用时，spinOnce就会调用回调函数队列中第一个callback函数，此时callback函数被执行。
2. spinOnce函数执行一次后，接着执行下面的语句。不像spin函数，进入到自己的内部循环，不往下执行。
3. 等到下次spinOnce函数又被调用时，回调函数队列中第二个callback函数就会被调用，以此类推。

那我们如何控制执行的速度了，也就是执行的频率。从上面的实例中，我们看到多了：

• ros::Rate loop_rate(5);　设置执行频率
• loop_rate.sleep();　配合执行频率，sleep一段时间，然后进入下一个循环。

通过这样的设置，我们就可以设计自己的监听频率了，而不用完全被动的接收topic了。

注意事项：

• 如果我们只是想接收部分消息，我们根据自己的需求设置合适的ros::Rate　和回调函数队列长度。
• 如果我们想完整的接收所有的消息，那就要合适的设置ros::Rate和回调函数队列长度了。比如上面的消息发送频率为10hz，接收频率为5hz，那回调函数的队列就至少为２（5x2=10）。

三、区别

上面其实已经分析到了一个主要区别

• ros::spin()被动的接收topic，或者说纯粹的接收topic.
• ros::spinOnce()可以根据自己的需求设置接收频率。更加主动灵活。

ros::Rate loop_rate(10);
while(ros::ok())
{
	// can add some function
    ros::spinOnce();
    loop_rate.sleep();
}

如果退化成下面这样的化，其实和ros::spin()是一样的。

while(ros::ok())
{
    ros::spinOnce();
}

从上面的对比中，其实可以看出，ros::spin()和ros::spinOnce() 还有一个重要的区别就是：

• ros::spinOnce() 可以配合其它函数，一起放在while循环中处理。也就是说，当程序中除了响应回调函数还有其他重复性工作的时候，那就在循环中做那些工作，然后调用ros::spinOnce()。

实例：
可以看出，不仅仅在处理回调函数，与此同时，也可以处理print()函数。

参考资料：

1. rosspin、rosspinOnce及多线程订阅
2. ros::spin()和ros::spinOnce()函数
3. ros::spin() 和 ros::spinOnce() 区别及详解