Bionic_sphere/Bionic_Core/ToolsClass/ThreadManager/ThreadManager.h

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// Created by misaki on 2025/9/4.
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#pragma once

#include <thread>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>
#include <esp_pthread.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <esp_log.h>
#include <sstream>
/**
 * @brief 线程配置结构体
 *
 * 用于配置线程的各种属性，如名称、核心绑定、栈大小和优先级
 */
struct ThreadConfig {
    std::string name = "thread";  // 线程名称
    int core_id = -1;             // 绑定核心ID (-1表示不绑定)
    int stack_size = 3072;        // 栈大小 (字节)
    int priority = 5;             // 优先级
    bool inherit_cfg = false;     // 是否允许子线程继承此配置
};

/**
 * @brief 线程管理类
 *
 * 封装了ESP32上的线程创建和管理功能，支持普通函数、类成员函数和单例类成员函数
 */
class ThreadManager {
public:
    /**
     * @brief 创建并启动一个线程
     *
     * @tparam Function 函数类型
     * @tparam Args 参数类型
     * @param config 线程配置
     * @param func 要执行的函数
     * @param args 函数参数
     * @return std::thread 创建的线程对象
     */
    template<typename Function, typename... Args>
    static std::thread createThread(const ThreadConfig& config, Function&& func, Args&&... args) {
        // 创建ESP32线程配置
        auto esp_cfg = create_esp_config(config);

        // 设置线程配置
        esp_pthread_set_cfg(&esp_cfg);

        // 创建并启动线程
        return std::thread(std::forward<Function>(func), std::forward<Args>(args)...);
    }

    /**
     * @brief 创建并启动一个执行类成员函数的线程
     *
     * @tparam T 类类型
     * @tparam Method 成员函数类型
     * @tparam Args 参数类型
     * @param config 线程配置
     * @param obj 类对象指针
     * @param method 成员函数指针
     * @param args 函数参数
     * @return std::thread 创建的线程对象
     */
    template<typename T, typename Method, typename... Args>
    static std::thread createMemberThread(const ThreadConfig& config, T* obj, Method&& method, Args&&... args) {
        // 使用lambda表达式包装成员函数调用
        auto task = [obj, method, args...]() {
            (obj->*method)(args...);
        };

        // 创建ESP32线程配置
        auto esp_cfg = create_esp_config(config);

        // 设置线程配置
        esp_pthread_set_cfg(&esp_cfg);

        // 创建并启动线程
        return std::thread(task);
    }

    /**
     * @brief 创建并启动一个执行单例类成员函数的线程
     *
     * @tparam T 单例类类型
     * @tparam Method 成员函数类型
     * @tparam Args 参数类型
     * @param config 线程配置
     * @param method 成员函数指针
     * @param args 函数参数
     * @return std::thread 创建的线程对象
     */
    template<typename T, typename Method, typename... Args>
    static std::thread createSingletonThread(const ThreadConfig& config, Method&& method, Args&&... args) {
        // 获取单例实例
        T* instance = T::getInstance();     // 获取单例实例，注意这里就要求每个单例都要实现这个同名的静态函数

        // 使用lambda表达式包装成员函数调用
        auto task = [instance, method, args...]() {
            (instance->*method)(args...);
        };

        // 创建ESP32线程配置
        auto esp_cfg = create_esp_config(config);

        // 设置线程配置
        esp_pthread_set_cfg(&esp_cfg);

        // 创建并启动线程
        return std::thread(task);
    }

    /**
     * @brief 打印当前线程信息
     *
     * @param extra 额外信息
     */
    static void printThreadInfo(const char *extra = nullptr) {
        std::stringstream ss;
        if (extra) {
            ss << extra;
        }
        ss
           << ", 任务名: " << pcTaskGetName(nullptr)
           << "核心 id: " << xPortGetCoreID()
           << ", 优先级: " << uxTaskPriorityGet(nullptr)
           << ",  栈剩余空间: " << uxTaskGetStackHighWaterMark(nullptr) << " bytes.";
        ESP_LOGI(pcTaskGetName(nullptr), "%s", ss.str().c_str());
    }

    /**
     * @brief 打印系统内存信息
     */
    static void print_sys_memory()
    {
        size_t internal = heap_caps_get_free_size(MALLOC_CAP_INTERNAL);
        size_t spiram   = heap_caps_get_free_size(MALLOC_CAP_SPIRAM);
        printf("Internal(内部): %zu kB, SPIRAM(外部): %zu kB\n", internal / 1024, spiram / 1024);
    }

    static void stats_task()
    {
        char stats_buf[2 * 1024];       // 存储任务列表和绑核信息，占用 2KB 栈空间，调用时需注意
        /* 任务列表 + 绑核信息 */
        printf("\n-------- vTaskList --------\n");
        vTaskList(stats_buf);
        printf("Name          State  Prio  HWM  Num Core\n");
        printf("%s", stats_buf);

        /* 各任务 CPU 使用率（已按核分开统计） */
        printf("-------- vTaskGetRunTimeStats --------\n");
        vTaskGetRunTimeStats(stats_buf);
        printf("Task           AbsTime        %%Time\n");
        printf("%s", stats_buf);
    }

private:
    /**
     * @brief 创建ESP32线程配置
     *
     * @param config 线程配置
     * @return esp_pthread_cfg_t ESP32线程配置
     */
    static esp_pthread_cfg_t create_esp_config(const ThreadConfig& config) {
        auto cfg = esp_pthread_get_default_config();
        cfg.thread_name = config.name.c_str();
        cfg.pin_to_core = config.core_id;
        cfg.stack_size = config.stack_size;
        cfg.prio = config.priority;
        cfg.inherit_cfg = config.inherit_cfg;
        return cfg;
    }
};