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C++ 线程池

2023-06-27 03:35:17 深夜i -- --

C++ 线程池多线程并发编程异步编程

return this->stop || !this->tasks.empty();

C++ 线程池是一种常见的多线程编程模式，能够提高程序的效率和并发性。在处理高并发场景时，使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程的问题，而且可以控制同时执行的线程数量，从而提高代码的可维护性。

线程池包含三个基本组件，分别是任务队列、线程池管理器和工作线程。任务队列用于存储需要执行的任务，因此它需要支持线程安全操作，一般使用队列或者列表实现。线程池管理器负责创建并管理工作线程，当任务队列中有任务需要执行时，会从线程池中选取一个空闲的工作线程来执行该任务。工作线程则负责执行任务，并在执行完任务后等待新的任务分配。

C++ 线程池可以使用标准 C++11 中提供的 std::thread 和 std::mutex 实现。以下是一个简单的 C++ 线程池代码示例：


#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
class ThreadPool {
public:
  ThreadPool(size_t threads) : stop(false) {
    for (size_t i = 0; i < threads; ++i) {
      workers.emplace_back([this] {
        for (;;) {
          std::function<void()> task;
          {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queue_mutex);
            this->condition.wait(lock, [this] {
              return this->stop || !this->tasks.empty();
            });
            if (this->stop && this->tasks.empty())
              return;
            
            task = std::move(this->tasks.front());
            this->tasks.pop();
          }
          task();
        }
      });
    }
  }
  template<class F>
  void enqueue(F&& f) {
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
      tasks.emplace(std::forward<F>(f));
    }
    condition.notify_one();
  }
  ~ThreadPool() {
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
      stop = true;
    }
    condition.notify_all();
    for (std::thread& worker : workers) {
      worker.join();
    }
  }
private:
  std::vector<std::thread> workers;
  std::queue<std::function<void()>> tasks;
  std::mutex queue_mutex;
  std::condition_variable condition;
  bool stop;
};

在上面的代码中，ThreadPool 类包含了一个线程池管理器（workers）、一个任务队列（tasks）、一个互斥锁（queue_mutex）和一个条件变量（condition）。

其中，workers 为一个线程容器，包含多个工作线程，每个工作线程都不断从任务队列中取出任务并执行；tasks 为一个任务队列，存储需要执行的任务；queue_mutex 和 condition 用于保护任务队列的访问，确保线程安全性；stop 用于表示线程池是否停止运行。

enqueue() 函数用于向任务队列中添加一个新的任务，即将函数对象 f 推入队列中。当有新任务加入时，会调用条件变量的 notify_one() 函数通知所有正在等待的线程有新任务可用。workers 容器中的线程会因此从任务队列中取出新任务并执行。

线程池的析构函数中，首先会设置 stop 标志以终止线程池的运行。然后，调用条件变量的 notify_all() 函数通知所有线程停止运行。最后，线程池管理器中的各个工作线程结束运行并退出线程。

总的来说，C++ 线程池是一种常见的多线程编程模式，在处理高并发场景时具有很大的优势，能够提高程序的效率和并发性，从而提高代码的可维护性。

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