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C++线程池的实现

2023-07-02 17:23:33 深夜i -- --

C++ 线程池实现

return !tasks.empty() || stop;

C++线程池是一种用于管理线程的工具，它能够提高程序的效率和稳定性。线程池通常由一个线程池管理器、一组工作线程和任务队列组成。线程池管理器负责向任务队列中添加任务，工作线程则从任务队列中取出任务进行执行。

线程池实现的核心是任务队列。任务队列是一个先进先出（FIFO）的队列，主要用于存储需要执行的任务。当线程池中的某个工作线程完成了当前任务，就会从队列中取出下一个任务并继续执行。

C++线程池的实现需要使用一些基本的并发编程技术，其中最重要的是互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition Variable）。互斥锁用于保护任务队列的访问，防止多个线程同时对队列进行读写操作。条件变量用于控制线程的执行顺序，当队列为空时，工作线程会进入等待状态，直到新的任务被添加到队列中。

另外，线程池的实现还需要考虑线程的创建和销毁问题。在线程池启动时，会创建一组工作线程，并将它们加入到线程池中。当线程池关闭时，需要销毁所有的工作线程，并将任务队列中尚未执行的任务删除。

下面是一个简单的C++线程池实现，包含线程池管理器、工作线程和任务队列：


#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std;
class ThreadPool {
private:
  vector<thread> workers; // 工作线程
  queue<function<void()>> tasks; // 任务队列
  mutex mtx; // 互斥锁
  condition_variable cv; // 条件变量
  bool stop; // 线程池是否关闭
public:
  ThreadPool(int threadNum) : stop(false) {
    // 创建工作线程
    for (int i = 0; i < threadNum; ++i) {
      workers.emplace_back([this] {
        while (true) {
          function<void()> task;
          {
            unique_lock<mutex> lock(mtx);
            // 等待任务队列中有任务
            cv.wait(lock, [this] { return !tasks.empty() || stop; });
            // 线程池关闭时退出循环
            if (stop && tasks.empty()) return;
            // 取出队列中的任务
            task = move(tasks.front());
            tasks.pop();
          }
          // 执行任务
          task();
        }
      });
    }
  }
  ~ThreadPool() {
    {
      unique_lock<mutex> lock(mtx);
      stop = true;
    }
    cv.notify_all();
    for (auto& worker: workers) {
      worker.join();
    }
    // 清空任务队列
    while (!tasks.empty()) tasks.pop();
  }
  template<class F, class... Args>
  void enqueue(F&& f, Args&&... args) {
    {
      unique_lock<mutex> lock(mtx);
      // 将任务添加到队列中
      tasks.emplace(bind(forward<F>(f), forward<Args>(args)...));
    }
    cv.notify_one();
  }
};
int main() {
  // 创建线程池
  ThreadPool pool(3);
  // 往任务队列中添加任务
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    pool.enqueue([] (int id) {
      cout << "Task " << id << " is being processed by thread " << this_thread::get_id() << endl;
    }, i);
  }
  return 0;
}

上述代码中，使用lambda表达式创建了一组工作线程，并在其中运行一个无限循环，等待从任务队列中获取任务并执行。线程池的enqueue函数用于向任务队列中添加任务，使用std::bind将函数和参数进行了绑定，因此可以支持任意函数和任意参数。

C++线程池的实现可以帮助我们避免线程创建和销毁的开销，提高程序的效率和稳定性，特别是在处理大量任务时，线程池可以显著提升程序的运行速度。

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