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Linux下如何实现一个线程池?

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线程池

顾名思义,存储线程的池子。线程池是线程的一种使用模式。在平常业务开发中常规的逻辑是遇到任务然后创建线程去执行。但是线程的频繁创建就类似于内存的频繁申请和销毁,会给操作系统带来大的压力,进而影响整体的性能。所以我们一次申请好一定数量而定线程,然后将线程的管理操作交给线程池,就避免了在短时间内不断创建与销毁线程的代价,线程池不但能够保证内核的充分利用,还能防止过分调度,并根据实际业务情况进行修改。


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沙发
问天少年|  楼主 | 2022-12-29 10:25 | 只看该作者
使用线程池的好处
任务到来后立马就有线程去执行任务,节省了创建线程的时间
防止服务器线程过多导致的系统过载问题
相对于进程池,线程池资源占用较少,但是健壮性很差
降低资源消耗,通过重用已经创建的线程来降低线程创建和销毁的消耗
提高线程的可管理性,线程池可以统一管理、分配、调优和监控其中的线程

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板凳
问天少年|  楼主 | 2022-12-29 10:25 | 只看该作者
什么情况下使用线程池
  • 需要大量的线程来完成任务,且完成任务的时间比较短
  • 对性能要求苛刻的应用
  • 接收突发性的大量请求,但不至于使服务器因此产生大量线程的应用

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地板
问天少年|  楼主 | 2022-12-29 10:26 | 只看该作者
线程不是越多越好
线程的越多,可能会导致线程切换越频繁, 进而还有可能导致程序运行效率降低。多线程程序的运行效率, 是一个正态分布的结果, 线程数量从1开始增加, 随着线程数量的增加, 程序的运行效率逐渐变高, 直到线程数量达到一个临界值, 再次增加线程数量时, 程序的运行效率会减小(主要是由于频繁的线程切换影响线程运行效率)。

线程若不限制数量的创建,线程创建过多,资源耗尽,有程序崩溃的风险
处理一个短时间任务时,线程会频繁创建和销毁,占用系统资源,降低系统性能

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问天少年|  楼主 | 2022-12-29 10:28 | 只看该作者
Linux如何实现一个线程池
每个任务在放入任务队列时设置好需要处理的数据和处理函数
线程池中的线程负责从任务队列当中获取任务,并进行处理

代码实现过程
创建一个任务类CTask,可以设置处理任务的回调func以及需要处理的数据m_data
创建一个线程池类CThreadPool,成员变量有设置线程池中线程的最大数量thr_max,任务缓冲队列m_queue,互斥量m_mutex,用于实现对缓冲队列的安全性,条件变量m_cond,用于实现线程池中线程的同步
创建任务类
/* 任务类 */
class CTask
{
public:
    CTask(){}
    ~CTask(){}

    void SetTask(int data, func handler) // 设置数据和处理接口
    {
        m_data = data;
        m_handler = handler;
    }
   
    void Do() // 执行任务
    {
        return m_handler(m_data);
    }

private:
    int  m_data;     // 数据
    func m_handler;  // 处理接口
};

创建线程池类
    /* 创建线程池 */
    for (int i = 0; i < m_SumMax; i++)
    {
        pthread_t tid;
        int ret = pthread_create(&tid, NULL, ThrPoolRun, this);
        if (ret != 0)
        {
            printf("thread create error\n");
        }
    }

任务放入队列
    bool TaskPush(CTask &task)
    {
        pthread_mutex_lock(&m_Mutex);
        m_Queue.push(task);
        pthread_mutex_unlock(&m_Mutex);
        pthread_cond_signal(&m_Mond);
        return true;
    }

线程池空闲线程从队列获取任务并处理
   CThreadPool *p = (CThreadPool*)arg;

    while (p->m_bIsRun)
    {
        pthread_mutex_lock(&p->m_Mutex);

        /* 等待任务到来 */
        while (p->m_Queue.empty())
        {
            pthread_cond_wait(&p->m_Mond, &p->m_Mutex);
        }

        /* 取出任务 */
        CTask Task;
        Task =p->m_Queue.front();
        p->m_Queue.pop();
        pthread_mutex_unlock(&p->m_Mutex);

        /* 处理任务 */
        Task.Do();
    }

main函数
void TaskFunc1(int nData)
{
    printf("TaskFunc1, ThreadId: %p, nData:%d\n", pthread_self(), nData);

    sleep(1);
}

void TaskFunc2(int nData)
{
    printf("TaskFunc2, ThreadId: %p, nData:%d\n", pthread_self(), nData);

    sleep(1);
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    CThreadPool ThreadPool;

    for (size_t i = 0; i < 10; i++)
    {
        CTask Task;

        (0 == (i % 2)) ? Task.SetTask(i, TaskFunc1) : Task.SetTask(i, TaskFunc2);

        ThreadPool.TaskPush(Task);  // 放入任务队列
    }
   
    sleep(3);
    return 0;
}

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问天少年|  楼主 | 2022-12-29 10:28 | 只看该作者
运行结果
10个任务被5个线程分别处理完

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7
yangjiaxu| | 2022-12-30 21:18 | 只看该作者
线程是不是就跟裸机之中的中断操作类似啊?只是线程是应用在系统之中

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