目录

前言

一、线程池 

💻线程池基本概念

💻线程池组成部分

💻线程池工作原理 

二、线程池代码封装

🌈main.cpp

🌈ThreadPool.h

🌈ThreadPool.cpp

🌈ChildTask.h 

🌈ChildTask.cpp

🌈BaseTask.h

🌈BaseTask.cpp

三、测试效果

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前言

本文主要学习Linux内核编程，结合Visual Studio 2019进行跨平台编程，内容包括线程池介绍以及线程池封装

一、线程池 

💻线程池基本概念

• 线程池是预先创建线程的一种技术 （服务器真正意义上实现高并发就必须用线程池）
• 🌰举个例子：生活中的水池，是装东西的容器，用来装水的，线程池当然就是拿来装线程的

• 线程池在任务还没有到来之前，创建一定数量的线程，放入空闲队列中，这些线程都是处于阻塞状态，不消耗CPU，但占用较小的内存空间
• 当新任务到来时，缓冲池选择一个空闲线程，把任务传入此线程中运行，如果缓冲池已经没有空闲线程，则新建若干个线程，当系统比较空闲时，大部分线程都一直处于暂停状态，线程池自动销毁一部分线程，回收系统资源

💻线程池组成部分

• 线程池类

        维护工作者线程队列（包括空闲与忙碌队列）

        维护一个任务队列

        维护一个线程池调度器指针

• 线程池调度器（本身也是一个线程）

        负责线程调度

        负责任务分配

• 工作者线程类（线程池中的线程类的封装）
• 任务队列
• 任务接口（实际的业务逻辑都继承自该接口）

💻线程池工作原理 

根据服务器的需要，来设置线程的数量，可能是10条、20条、30条，根据服务器的承载，10条不代表只能做10个任务，总有任务做的快，有的做的慢，可能可以完成20个任务 

🌰举个例子：如上动图所示，当我们服务器收到一个注册业务，是一个服务器要执行的任务，它会进入到任务队列，队列先进先出，顺次执行，任务会唤醒空闲列表当中的一个空闲的线程，接到任务之后，空闲线程会从空闲列表中消失，进入到忙碌列表，去完成对应的任务，完成任务后，从忙碌列表中出去，到空闲列表继续等待新任务

如果，所有的线程都在忙，都在做任务，这时候登录进来，先进入任务队列，会创建一个新的线程来接这个任务，当所有线程都完成任务，回到空闲列表后，新创建的线程销毁，留下原先设置的对应数量线程（类似，保留老员工，把实习生裁员）

• 队列：先进先出
• 空闲列表（链表）：不定长（有的时候可能需要创建新线程来接任务）
• 忙碌列表（链表）：不定长（有的时候可能需要创建新线程来接任务）

二、线程池代码封装

🌈main.cpp

#include <iostream>
#include "ThreadPool.h"
#include "ChildTask.h"
using namespace std;
 
int main()
{
	ThreadPool* pool = new ThreadPool(10);//10条线程
 
	for (int i = 0; i < 30; i++)//30个任务
	{
		char buf[40] = { 0 };//初始化
		sprintf(buf, "%s%d","任务", i);
 
		BaseTask* task = new ChildTask(buf);
		pool->pushTask(task);
	}
 
	//方便测试，设置死循环，让线程不退出
	while (1)
	{
	}
	return 0;
}

🌈ThreadPool.h

#pragma once
#include <queue>//队列
#include <list>//链表头文件
#include <pthread.h>//线程头文件
#include "BaseTask.h"
#include <algorithm>//find的包
#include <iostream>
using namespace std;
 
#define MIN_NUM 10//最小值 默认参数
 
class ThreadPool
{
public:
	ThreadPool(const int num = MIN_NUM);
	~ThreadPool();
 
	//判断队列是否为空
	bool QueueIsEmpty();
 
	//线程互斥量加锁解锁
	void Lock();//加锁
	void Unlock();//解锁
 
	//线程条件变量等待和唤醒
	void Wait();//等待
	void WakeUp();//唤醒
 
	//添加任务到任务队列
	void pushTask(BaseTask* task);
 
	//从任务队列移除任务
	BaseTask* popTask(BaseTask* task);
 
	//从忙碌回到空闲（状态:工作结束）
	void MoveToIdle(pthread_t id);
 
	//从空闲到忙碌（状态:工作开始）
	void MoveToBusy(pthread_t id);
 
	//线程执行函数(静态)
	static void* RunTime(void* vo);
private:
	int threadMinNum;//最大线程数量
	int threadMaxNum;//最小线程数量
	queue<BaseTask*>taskQueue;//任务队列
	list<pthread_t>busyList;//忙碌列表
	list<pthread_t>idleList;//空闲列表
	pthread_cond_t cond;//条件变量，目的：让线程等待或者唤醒
	pthread_mutex_t mutex;//互斥量，目的：做锁
};
 

🌈ThreadPool.cpp

#include "ThreadPool.h"
 
ThreadPool::ThreadPool(const int num)
{
	this->threadMaxNum = num;
 
	//条件变量、互斥量初始化
	pthread_mutex_init(&this->mutex, NULL);//初始化
	pthread_cond_init(&this->cond, NULL);//初始化
 
	pthread_t id;
 
	//线程num条创建
	for (int i = 0; i < this->threadMinNum; i++)
	{
		//线程创建
		pthread_create(&id, NULL, RunTime, this);
		this->idleList.push_back(id);//线程存入空闲列表
	}
}
 
ThreadPool::~ThreadPool()
{
}
//判断任务队列是否为空
bool ThreadPool::QueueIsEmpty()
{
	return this->taskQueue.empty();
}
 
//线程加锁
void ThreadPool::Lock()
{
	pthread_mutex_lock(&this->mutex);
}
 
//线程解锁
void ThreadPool::Unlock()
{
	pthread_mutex_unlock(&this->mutex);
}
 
//线程等待
void ThreadPool::Wait()
{
	pthread_cond_wait(&this->cond, &this->mutex);
}
 
//线程唤醒
void ThreadPool::WakeUp()
{
	pthread_cond_signal(&this->cond);
}
 
//添加任务到任务队列
void ThreadPool::pushTask(BaseTask* task)
{
	Lock();
	taskQueue.push(task);
	Unlock();
	WakeUp();
}
 
//从任务队列移除任务
BaseTask* ThreadPool::popTask(BaseTask* task)
{
	task = this->taskQueue.front();//从队列头取
	this->taskQueue.pop();//删除队列头
	return task;
}
 
//从忙碌回到空闲（状态:工作结束）
void ThreadPool::MoveToIdle(pthread_t id)
{
	list<pthread_t>::iterator iter;
	//查找忙碌队列中的线程
	iter = find(busyList.begin(), busyList.end(), id);//find查找
	if (iter != busyList.end())
	{
		//从忙碌到移除
		this->busyList.erase(iter);
		//添加到空闲
		this->idleList.push_back(*iter);//*iter
	}
}
//从空闲到忙碌（状态:工作开始）
void ThreadPool::MoveToBusy(pthread_t id)
{
	list<pthread_t>::iterator iter;
	//查找空闲队列中的线程
	iter = find(idleList.begin(), idleList.end(), id);//find查找
	if (iter != idleList.end())
	{
		//从空闲移除
		this->idleList.erase(iter);
		//添加到忙碌
		this->busyList.push_back(*iter);//*iter
	}
}
//线程执行函数
void* ThreadPool::RunTime(void* vo)
{
	//拿到执行线程自己的id 因为后面要处理忙碌和空闲的情况
	pthread_t id = pthread_self();
	//确保主线程和子线程分离，子线程结束后，资源自动回收
	pthread_detach(id);
	//线程参数获取
	ThreadPool* argThis = (ThreadPool*)vo;
 
	while (true)
	{
		argThis->Lock();
		//如果任务队列为空 线程则一直等待
		//知道任务队列不为空则被pushTask函数唤醒线程
		while (argThis->QueueIsEmpty())
		{
			argThis->Wait();
		}
		argThis->MoveToBusy(id);
 
		cout << "工作前  任务数:" << argThis->taskQueue.size() << endl;
		cout << "工作前  busy:" << argThis->busyList.size() << endl;
		cout << "工作前  idle:" << argThis->idleList.size() << endl;
		cout << "-----------------------------------------" << endl;
 
		//取任务
		BaseTask* task;
		task = argThis->popTask(task);
 
		argThis->Unlock();
 
		//任务工作
		task->working();
 
		//工作结束
		argThis->Lock();
		argThis->MoveToIdle(id);
		argThis->Unlock();
 
		cout << "工作完  任务数:" << argThis->taskQueue.size() << endl;
		cout << "工作完  busy:" << argThis->busyList.size() << endl;
		cout << "工作完  idle:" << argThis->idleList.size() << endl;
		cout << ">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
	}
 
	return nullptr;
}

🌈ChildTask.h 

#pragma once
#include "BaseTask.h"
#include <iostream>
#include <unistd.h>   //sleep头文件
 
using namespace std;
 
class ChildTask :
    public BaseTask
{
public:
    ChildTask(char* data);
    ~ChildTask();
    void working();
};
 

🌈ChildTask.cpp

#include "ChildTask.h"
 
ChildTask::ChildTask(char* data):BaseTask(data)//参数传给父类
{
}
 
ChildTask::~ChildTask()
{
}
 
void ChildTask::working()
{
	cout <<"正在执行ing"<< this->data << endl;//打印
	sleep(3);//延时3秒 （模拟做业务的时间比较长）
}

🌈BaseTask.h

#pragma once
#include <string.h>
 
class BaseTask
{
public:
	BaseTask(char * data);
	~BaseTask();
	char data[1024]; //装业务
	virtual void working() = 0;//虚函数
};
 

🌈BaseTask.cpp

#include "BaseTask.h"
 
BaseTask::BaseTask(char* data)
{
	bzero(this->data, sizeof(this->data));//清空
	memcpy(this->data, data, sizeof(data));
}
 
BaseTask::~BaseTask()
{
	delete this->data;//清除释放
}

三、测试效果

通过Linux连接VS进行跨平台编程，我们可以清晰的看到有几个线程是在做任务，几个线程是空闲的，整个过程就很清晰直观的展现出来了，如下动图所示： 

以上就是本文的全部内容啦！如果对您有帮助，麻烦点赞啦！收藏啦！欢迎各位评论区留言！！！