Linux_实现线程池

news2024/11/24 15:49:05

目录

1、线程池的实现逻辑

2、创建多线程

3、对线程池分配任务 

3.1 任务类

3.2 发送与接收任务

结语 


前言:        

        在Linux下实现一个线程池,线程池就是创建多个线程,然后对这些线程进行管理,并且可以发放任务给到线程池,让线程池完成任务。

1、线程池的实现逻辑

        首先可以把线程池封装成一个类,既然用到了线程,那么必离不开三个关键要素:1、线程id,2、锁,3、条件变量。因此该线程类中必须有这三个成员变量,为了更好的区分线程彼此,可以对每个线程加上对应的名称,比如线程1,线程2,可以用string变量记录线程的名称,因此可以把线程id和string类进行封装成一个线程信息类,该类如下:

struct ThreadInfo
{
    pthread_t tid;//线程id
    std::string name;//线程名称
};

        其次线程池里肯定存在多个线程,即多个线程id,为了管理他们,可以把这些线程id都放入一个容器中,因此可以在线程池类中定义一个vector<ThreadInfo>的成员变量,维护ThreadInfo类,实际上就是维护线程id。然后,给线程池发配任务并不是直接给线程本体发送,而是将任务发送到一块线程池能看到的区域内,线程池只需要在该区域内获取任务即可,发送方并不与线程池进行直接沟通,这就是一个简单的生产消费者模型,而这个区域可以采用容器(队列)的形式实现,即发送方往队列里push数据,线程池从队列中pop数据

        生产消费者模型如下:


         再者,锁和条件变量是必须有的,因为多线程在访问同一块区域时需要对他们进行约束,即一次只能一个线程访问同一块区域,条件变量的目的是当区域达到极值(空或满)时,可以使用条件变量对该线程进行阻塞等待,等待区域不为满或者不为空时,就可以唤醒阻塞的线程。也就是说,当区域内为空时,线程池会阻塞在条件变量的等待队列中,当区域内为满时,发送方会阻塞在条件变量的等待队列中,可以理解为条件变量让线程访问共同资源时有了顺序性

        有了上述的逻辑,就可以定义出线程池的类了,线程池类如下:

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

struct ThreadInfo
{
    pthread_t tid;
    std::string name;
};

static const int defalutnum = 5;//控制线程池的大小

template <class T>
class ThreadPool
{
public:
    ThreadPool(int num = defalutnum) : threads_(num)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
        pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
    }
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&mutex_);
        pthread_cond_destroy(&cond_);
    }
 
private:
    vector<ThreadInfo> threads_;
    queue<T> tasks_;//共同区域

    pthread_mutex_t mutex_;
    pthread_cond_t cond_;

};

2、创建多线程

        有了线程池类的框架,下一步就是在该类里面使用容器threads_来创建多线程,因为在该类构造的时候,就已经创建了5个结构体ThreadInfo,然后这5个结构体ThreadInfo里面有各有一个tid,也就是说构造的时候就已经创建了5个tid了,我们直接使用这5个tid创建线程即可。

        完善线程池中创建线程的代码:

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

struct ThreadInfo
{
    pthread_t tid;
    std::string name;
};

static const int defalutnum = 5;//控制线程池的大小

template <class T>
class ThreadPool
{
public:
    ThreadPool(int num = defalutnum) : threads_(num)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
        pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
    }
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&mutex_);
        pthread_cond_destroy(&cond_);
    }
    //注意该函数要加static,因为类内函数默认有this指针,而执行函数只能有一个形参
    static void *HandlerTask(void *args)
    {
        while (true)
        {
            cout<<"新的线程准备就绪"<<endl;
            sleep(1);
        }
    }
    void Start()
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            threads_[i].name = "thread-" + std::to_string(i + 1);
            pthread_create(&(threads_[i].tid), nullptr, HandlerTask, nullptr);
        }
    }
    void join()//等待线程
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            cout<<"开始等待新线程"<<endl;
            pthread_join(threads_[i].tid,nullptr);
        }
    }
 
private:
    vector<ThreadInfo> threads_;
    queue<T> tasks_;

    pthread_mutex_t mutex_;
    pthread_cond_t cond_;

};


         有了上述代码,我们就可以在主函数中先进行测试,主函数代码如下:

#include "threadpool.hpp"

int main()
{
    ThreadPool<int> tp;
    tp.Start();
    tp.join();

    return 0;
}

        运行结果:

         从结果可以看到,程序是正常运行的,下面就可以对线程进行任务分配了。

3、对线程池分配任务 

        这里使用队列作为共享区域的容器,因此发送任务和接收任务对应的操作是入队和出队,即线程池读取任务用pop,给线程池分配任务用push。

3.1 任务类

        在实现pop和push前,先定义一个任务类,用于计算数据并得到结果,该任务类如下:

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>

std::string opers="+-*/%";

enum{
    DivZero=1,
    ModZero,
    Unknown
};

class Task
{
public:
    Task()
    {}
    Task(int x, int y, char op) : data1_(x), 
    data2_(y), oper_(op), result_(0), exitcode_(0)
    {
    }
    void run()
    {
        switch (oper_)
        {
        case '+':
            result_ = data1_ + data2_;
            break;
        case '-':
            result_ = data1_ - data2_;
            break;
        case '*':
            result_ = data1_ * data2_;
            break;
        case '/':
            {
                if(data2_ == 0) exitcode_ = DivZero;
                else result_ = data1_ / data2_;
            }
            break;
        case '%':
           {
                if(data2_ == 0) exitcode_ = ModZero;
                else result_ = data1_ % data2_;
            }            break;
        default:
            exitcode_ = Unknown;
            break;
        }
    }
    void operator ()()
    {
        run();
    }
    std::string GetResult()
    {
        std::string r = std::to_string(data1_);
        r += oper_;
        r += std::to_string(data2_);
        r += "=";
        r += std::to_string(result_);
        r += "[code: ";
        r += std::to_string(exitcode_);
        r += "]";

        return r;
    }
    std::string GetTask()
    {
        std::string r = std::to_string(data1_);
        r += oper_;
        r += std::to_string(data2_);
        r += "=?";
        return r;
    }
    ~Task()
    {
    }

private:
    //oper_表示+-*/%操作符
    //data1_ oper_ data2_ = ?
    int data1_;
    int data2_;
    char oper_;

    int result_;
    int exitcode_;
};

3.2 发送与接收任务

        不管是发送任务还是接收任务,都需要对其进行上锁,因为生产消费者模型不允许发送方和接收方同时对共同区域访问,并且当共享区域里没有数据时线程池就不能在进行pop了,所以共享区域为空要将当前线程放入等待队列。(也可以设置一个阈值作为共享区域的最大容量,那样做的话则push数据时,若达到该阈值也会将发送方线程放入等待队列,但是这里就不设置阈值了

        发送与接收任务的整体代码如下:

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

struct ThreadInfo
{
    pthread_t tid;
    std::string name;
};

static const int defalutnum = 5; // 控制线程池的大小

template <class T>
class ThreadPool
{
public:
    // 复用函数
    void Lock() // 申请锁
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_);
    }
    void Unlock() // 释放锁
    {
        pthread_mutex_unlock(&mutex_);
    }
    void Wakeup() // 唤醒线程
    {
        pthread_cond_signal(&cond_);
    }
    void ThreadSleep() // 将线程放入等待队列中
    {
        pthread_cond_wait(&cond_, &mutex_);
    }
    bool IsQueueEmpty() // 判断队列是否为空
    {
        return tasks_.empty();
    }
    std::string GetThreadName(pthread_t tid) // 拿到线程的名称
    {
        for (const auto &ti : threads_)
        {
            if (ti.tid == tid)
                return ti.name;
        }
        return "None";
    }

public:
    ThreadPool(int num = defalutnum) : threads_(num)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
        pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
    }
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&mutex_);
        pthread_cond_destroy(&cond_);
    }
    // 注意该函数要加static,因为类内函数默认有this指针,而执行函数只能有一个形参
    static void *HandlerTask(void *args)
    {
        ThreadPool<T> *tp = static_cast<ThreadPool<T> *>(args);
        std::string name = tp->GetThreadName(pthread_self());
        while (true)
        {
            T t = tp->Pop();
            t(); // 调用任务类里的仿函数
            std::cout << name << " 开始计算, "
                      << "结果: " << t.GetResult() << std::endl;
        }
    }
    void Start()
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            threads_[i].name = "线程-" + std::to_string(i + 1);
            //传的是this指针
            pthread_create(&(threads_[i].tid), nullptr, HandlerTask, this);
        }
    }
    void join()
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            cout << "开始等待新线程" << endl;
            pthread_join(threads_[i].tid, nullptr);
        }
    }
    T Pop() // 复用STL队列的pop
    {
        Lock();
        while (tasks_.empty())
        {
            ThreadSleep();
        }

        T t = tasks_.front();
        tasks_.pop();
        Unlock();
        return t;
    }
    void Push(const T &t) // push是给发送方使用的
    {
        Lock();
        tasks_.push(t);
        Wakeup();
        Unlock();
    }

private:
    vector<ThreadInfo> threads_;
    queue<T> tasks_;

    pthread_mutex_t mutex_;
    pthread_cond_t cond_;
};

         将功能都封装进入线程池类中,现在就只需要在主函数中调用这些功能即可,主函数代码如下:

#include "threadpool.hpp"
#include "Task.hpp"
#include <ctime>

int main()
{
    ThreadPool<Task> tp;
    tp.Start();
    srand(time(0));

    while(true)
    {
        //1. 构建任务
        int x = rand() % 10 + 1;
        usleep(10);
        int y = rand() % 5;
        char op = opers[rand()%opers.size()];

        Task t(x, y, op);
        //2. 交给线程池处理
        tp.Push(t);
        cout << "main thread make task: " << t.GetTask() << endl;

        sleep(1);
    }

    return 0;
}

        运行结果:

        从结果可以看到,线程池里的每个线程都拿到并执行了分发的任务。

结语 

        以上就是关于线程池的实现和运用,实现线程池的核心在于对线程的基本运用以及对锁和条件变量的理解和运用。

        最后如果本文有遗漏或者有误的地方欢迎大家在评论区补充,谢谢大家!! 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1939104.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【springboot】中使用--WebMvcConfigurer

WebMvcConfigurer 一、页面跳转控制器step1:创建视图&#xff0c;resources/templates/index.htmlstep2:创建SpringMVC配置类step3:测试功能 二、数据格式化step1:创建 DeviceInfo 数据类step2&#xff1a;自定义 Formatterstep3: 登记自定义的 DeviceFormatterstep4: 新建 Con…

杭州外贸网站建设 最好用wordpress模板来搭建

防护服wordpress外贸网站模板 消防服、防尘服、隔热服、防化服、防静电服、电焊服wordpress外贸网站模板。 https://www.jianzhanpress.com/?p4116 工业品wordpress外贸网站模板 机械及行业设备、五金工具、安全防护、包装、钢铁、纺织皮革等工业品wordpress外贸网站模板。…

实现高效离职管理,智慧校园人事管理功能全解析

智慧校园人事管理系统中的离职管理功能&#xff0c;为教职工提供了一个高效、透明且合规的离职流程&#xff0c;同时为学校管理层提供了优化人力资源配置的有力工具。教职工可以在线轻松提交离职申请&#xff0c;系统随即自动记录并启动后续流程&#xff0c;从申请审核到工作交…

C语言 | Leetcode C语言题解之第241题为运算表达式设计优先级

题目&#xff1a; 题解&#xff1a; #define ADDITION -1 #define SUBTRACTION -2 #define MULTIPLICATION -3int* diffWaysToCompute(char * expression, int* returnSize) {int len strlen(expression);int *ops (int *)malloc(sizeof(int) * len);int opsSize 0;for (in…

任务2:python+InternStudio 关卡

任务地址 https://github.com/InternLM/Tutorial/blob/camp3/docs/L0/Python/task.md 文档 https://github.com/InternLM/Tutorial/tree/camp3/docs/L0/Python 任务 Python实现wordcount import re import collectionstext """ Got this panda plush to…

Qt Creator配置以及使用Valgrind - 检测内存泄露

Qt Creator配置以及使用Valgrind - 检测内存泄露 引言一、下载安装1.1 下载源码1.2 安装 二、配置使用2.1 Qt Creator配置2.2 使用2.3 更多详细信息可参考官方文档&#xff1a; 三、参考链接 引言 Valgrind是一个在Linux平台下广泛使用的开源动态分析工具&#xff0c;它提供了一…

ARM体系结构和接口技术(九)异常

文章目录 &#xff08;一&#xff09;异常模式&#xff08;二&#xff09;Cortex-A7核的异常处理流程分析1. 保存现场&#xff08;系统自动完成&#xff09;2. 恢复现场&#xff08;程序员手动完成&#xff09;3. 异常处理流程 &#xff08;三&#xff09;软中断验证异常处理函…

谷粒商城实战笔记-40-前端基础-Vue-计算属性、监听器、过滤器

文章目录 一&#xff0c;计算属性1&#xff0c;用途2&#xff0c;用法2.1 定义View2.2 声明计算属性 3&#xff0c;注意事项 二&#xff0c;监听器1. 使用 watch 监听属性的变化 三&#xff0c;过滤器1&#xff0c;定义局部过滤器2&#xff0c;定义全局过滤器3&#xff0c;使用…

level 6 day2-3 网络基础2---TCP编程

1.socket&#xff08;三种套接字&#xff1a;认真看&#xff09; 套接字就是在这个应用空间和内核空间的一个接口&#xff0c;如下图 原始套接字可以从应用层直接访问到网络层&#xff0c;跳过了传输层&#xff0c;比如在ubtan里面直接ping 一个ip地址,他没有经过TCP或者UDP的数…

如何修复 CrowdStrike 蓝屏错误 Windows 11

如果您的 PC 出现 BSoD 错误&#xff0c;您不是唯一一个&#xff0c;但这里有一个解决方法来缓解该问题。 如果您有一台运行 Windows 11&#xff08;或 10&#xff09;的计算机使用 CrowdStrike 的 Falcon Sensor 应用程序连接到组织&#xff0c;并且遇到蓝屏死机 &#xff0…

JavaScript:节流与防抖

目录 一、前言 二、节流&#xff08;Throttle&#xff09; 1、定义 2、使用场景 3、实现原理 4、代码示例 5、封装节流函数 三、防抖&#xff08;Debounce&#xff09; 1、定义 2、使用场景 3、实现原理 4、代码示例 5、封装防抖函数 四、异同点总结 一、前言 …

AI算法22-决策树算法Decision Tree | DT

目录 决策树算法概述 决策树算法背景 决策树算法简介 决策树算法核心思想 决策树算法的工作过程 特征选择 信息增益 信息增益比 决策树的生成 ID3算法 C4.5的生成算法 决策树的修剪 算法步骤 决策树算法的代码实现 决策树算法的优缺点 优点 缺点 决策树算法的…

深入解析HNSW:Faiss中的层次化可导航小世界图

层次化可导航小世界&#xff08;HNSW&#xff09;图是向量相似性搜索中表现最佳的索引之一。HNSW 技术以其超级快速的搜索速度和出色的召回率&#xff0c;在近似最近邻&#xff08;ANN&#xff09;搜索中表现卓越。尽管 HNSW 是近似最近邻搜索中强大且受欢迎的算法&#xff0c;…

Latex使用心得1

本周暑期课程大作业需要使用Latex模板&#xff0c;采用的是老师给的IEEE的格式。从最开始不知道Latex是什么&#xff0c;到摸索着把大作业的小论文排版完成&#xff0c;其中也有一些心得体会。写在这里记录一下&#xff0c;以便以后回来再看&#xff0c;有更多的思考沉淀。 1、…

视觉巡线小车——STM32+OpenMV(三)

目录 前言 一、OpenMV代码 二、STM32端接收数据 1.配置串口 2.接收数据并解析 总结 前言 通过视觉巡线小车——STM32OpenMV&#xff08;二&#xff09;&#xff0c;已基本实现了减速电机的速度闭环控制。要使小车能够自主巡线&#xff0c;除了能够精准的控制速度之外&#xff0…

Java周总结7.20day

一&#xff0c;异常 异常 &#xff1a;指的是程序在运行过程中报错&#xff0c;然后停止运行&#xff0c;控制台显示错误。 注意事项&#xff1a;异常本身是一个类&#xff0c;出现异常会创建一个异常类的对象并抛出&#xff0c; public class DemoTest { public static void …

python—爬虫爬取电影页面实例

下面是一个简单的爬虫实例&#xff0c;使用Python的requests库来发送HTTP请求&#xff0c;并使用lxml库来解析HTML页面内容。这个爬虫的目标是抓取一个电影网站&#xff0c;并提取每部电影的主义部分。 首先&#xff0c;确保你已经安装了requests和lxml库。如果没有安装&#x…

海思arm-hisiv400-linux-gcc 交叉编译rsyslog 记录心得

需要编译rsyslog,参考海思3536平台上rsyslog交叉编译、使用-CSDN博客和rsyslog移植&#xff08;亲测成功&#xff09;_rsyslog交叉编译-CSDN博客 首先下载了要用到的一些库的源码&#xff0c;先交叉编译这些库 原来是在centos6上交叉编译的&#xff0c;结果编译时报缺少软件要…

使用vue3模拟element-ui中el-tabs的实现

一. 最终实现 组件没有背景颜色, 为了凸显组件文字,才设置了背景颜色 二. 使用 <wq-tabs v-model"activeName" style"background:grey; padding: 20px"><wq-tab-pane label"User" name"first">User</wq-tab-pane&g…

多任务高斯过程数学原理和Pytorch实现示例

高斯过程其在回归任务中的应用我们都很熟悉了&#xff0c;但是我们一般介绍的都是针对单个任务的&#xff0c;也就是单个输出。本文我们将讨论扩展到多任务gp&#xff0c;强调它们的好处和实际实现。 本文将介绍如何通过共区域化的内在模型(ICM)和共区域化的线性模型(LMC)&…