手把手教你写Linux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。

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

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

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

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

1. 创建线程池

    /* 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");
        }
    }

1. 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;
    }

1. 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;
}