C++实现线程池

Posted 2021-05-13 小懵白生活小趣谈

在上一篇文章中，小懵白就给大家简要地讲解了线程池的原理。

今天呢，小懵白就给大家继续讲解C++如何实现封装线程池类。

 第一步 

首先，我们需要定义生产者、消费者的存储容器类型。

在这里呢， 消费者的容器 是通过使用SLT中的 vector 容器来实现的： std::vector<std::thread> pool;

而任务生产者容器 则是由SLT的 queue 容器来实现： std::queue<Task>task ;

定义完生产者、消费者的容器类型后，接着就是要构建消费者容器： 往pool里添加一定数量N的阻塞线程 。

简要代码如下：

bool Init_ThreadPool(){  for(int i=0;i<max_thread;i++)  //max_thread为初始化线程最大化量             pool.push_back(std::thread(&ThreadPool::runtask,this)); return true;}

在初始化中，每一个线程都绑定了 runtask 函数，也就是线程要执行的函数，该函数是用来实现获取 task 的。

简要代码如下：

void runtask(){  while(!stop){  std::unique_lock<std::mutex>lk(_mutex);  //当任务队列为空或者stop为假时，阻塞当前线程，直到条件变量唤醒      condition.wait(lk,[this]{return (!task.empty()||stop);});    /********************************************** std::move是将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象， 只是转移，没有内存的搬迁或者内存拷贝。      ***********************************************/        Task ta=move(task.front());// 取一个 task       task.pop();  //从队列移除正在执行的任务       lk.unlock();          ta();  //执行task任务        condition.notify_one(); //通知等待一个线程  }  //此处补充销毁线程代码}

在该代码中，bool型的 stop 变量 是用来判定线程是否终止的，每当一次while循环后进行判断 stop ，若为假则继续阻塞线程然后获取任务，否则的话结束线程。

消费者实现后，接下来就是实现生产者了。在此之前，还需要做一件事情：同一规划任务变量。

using Task = std::function<void()>;

这是由于每一个task函数的返回类型都不可能是统一的，有的是void类型的，有的是bool类型的，更还有的是指针类型的。

为了能够实现代码的高效性，这里采用了 std::function<void()> 思想，定义了 Task 类型。

接着就是实现生产者了：

bool Add_task(const Task&t){  if(task.size()==max_queue)Warn_LOG("添加任务，任务队列已满，准备阻塞"); if(thread_run==max_thread)Warn_LOG("添加任务，但线程已经分配完");  std::unique_lock<std::mutex>lk(_mutex);  while(task.size()==max_queue||stop){ //要是任务数量到了最大,就等待处理完再添加 condition.wait(lk);  } if(stop)return false;  task.push(t);//给队列中添加任务 task_numble=task.size();  std::cout<<"添加成功。"<<std::endl<<std::endl; condition.notify_one(); //通知等待一个线程     return true;}

为此，到这里的时候，生产者和消费者的线程池初步构建完成了

第二步：解说

在第一步中，我们通过使用STL中的vector容器存储了已初始化的线程后，那么接下来是如何实现生产者-消费者模式呢。

在生产者pool容器中，每一个线程都是绑定了runtask函数，也就是说每一个线程都是在执行runtask函数。

而在runtask函数代码块里，首先是判断 ！stop 条件是否满足，若不满足，则结束线程。

否则的话，添加互斥锁，若任务队列为空或者stop为假时，使用条件锁std::condition_variable阻塞当前线程。

直到条件变量唤醒后，才从任务队列中获取一个task，解锁互斥锁并执行task，直至完成并通知等待一个线程，然后重新循环判断。

第三步：封装

实现完上面的功能后，接下来就是对功能进行封装了。代码如下：

class ThreadPool{ using Task = std::function<void()>;
 public:  ThreadPool(); ~ThreadPool();  bool Init_ThreadPool(); //初始化线程  bool Add_task(const Task&t); //添加任务  void End_threadpool(); //销毁线程   int thread_num; //当前的线程数量 int task_numble; //任务队列   protected: void runtask();  void Expand_thread(); bool Destroy_thread(); int id;  private:  int max_thread;//初始化线程数量  int max_queue;//初始化 任务队列数量   std::vector<std::thread> pool;// 线程池、任务队列  std::queue<Task>task ;       std::mutex _mutex ;//互斥锁条件变量 std::condition_variable condition;   bool stop; //停止标志位   int key; //目前正在执行任务的线程数量 };

其中，~ThreadPool()的代码实现如下：

ThreadPool::~ThreadPool(){ End_threadpool();}void ThreadPool::End_threadpool(){  stop=true; //停止读取任务   while(thread_run){}//等待线程还没有执行完的任务  for(int i =0 ;i<pool.size();i++) //销毁线程  pool[i].join() ;   std::queue<Task> empty; swap(empty,task);//清空任务队列  pool.clear(); //清空线程池  }

至此，线程池类封装就实现了，其余功能函数在这就不多讲了，有兴趣的同学可自行完成。

END

好了，今天关于C++实现线程池的话题，就讲到这里了，关于源代码的问题，我整理好后会放在公众号后台里面。