Linux C线程池的具体实现方法

发布时间：2022-11-11 12:52:07 所属栏目：Linux 来源：

导读：　　什么时候需要创建线程池呢？简单的说，如果一个应用需要频繁的创建和销毁线程，而任务执行的时间又非常短线程池linux，这样线程创建和销毁的带来的开销就不容忽视，这时也是线程池该出场的机会了，下面为大家分享

　　什么时候需要创建线程池呢？简单的说，如果一个应用需要频繁的创建和销毁线程，而任务执行的时间又非常短线程池linux，这样线程创建和销毁的带来的开销就不容忽视，这时也是线程池该出场的机会了，下面为大家分享一下Linux C线程池的具体实现方法。

　　多线程编程，创建一个线程，指定去完成某一个任务，等待线程的退出。虽然能够满足编程需求，但是当我们需要创建大量的线程的时候，在创建过程以及销毁线程的过程中可能会消耗大量的CPU.增加很大开销。如：文件夹的copy、WEB服务器的响应。

　　线程池就是用来解决类似于这样的一个问题的，可以降低频繁地创建和销毁线程所带来地开销。

　　线程池技术思路：一般采用预创建线程技术，也就是提前把需要用线程先创建一定数目。这些线程提前创建好了之后，“任务队列”里面假设没有任务，那么就让这些线程休眠，一旦有任务，就唤醒线程去执行任务，任务执行完了，也不需要去销毁线程，直到当你想退出或者是关机时，这个时候，那么你调用销毁线程池地函数去销毁线程。

　　线程完成任务之后不会销毁，而是自动地执行下一个任务。而且，当任务有很多，你可以有函数接口去增加线程数量，当任务较少时，你可以有函数接口去销毁部分线程。

　　如果，创建和销毁线程的时间对比执行任务的时间可以忽略不计，那么我们在这种情况下面也就没有必要用线程池。

　　“任务队列”是一个共享资源“互斥访问”

　　简述Linux C下线程池的使用简述Linux C下线程池的使用

　　线程池本质上也是一个数据结构，需要一个结构体去描述它：

　　struct?pthread_pool?//线程池的实现
　　{
　　//一般会有如下成员
　　//互斥锁，用来保护这个“任务队列”
　　pthread_mutex_t?lock;?//互斥锁??
　　?
　　//线程条件变量?表示“任务队列”是否有任务
　　pthread_cond_t?cond;?//条件变量
　　?
　　bool?shutdown;?//表示是否退出程序?bool：类型?false?/?true
　　//任务队列(链表)，指向第一个需要指向的任务
　　//所有的线程都从任务链表中获取任务?"共享资源"
　　struct?task?*?task_list;
　　?
　　//线程池中有多个线程，每一个线程都有tid,?需要一个数组去保存tid
　　pthread_t?*?tids;?//malloc()??
　　?
　　//线程池中正在服役的线程数，当前线程个数
　　unsigned?int?active_threads;
　　?
　　//线程池任务队列最大的任务数量
　　unsigned?int?max_waiting_tasks;
　　?
　　//线程池任务队列上当前有多少个任务
　　unsigned?int?cur_waiting_tasks;
　　?
　　//......
　　};
　　//任务队列(链表)上面的任务结点，只要能够描述好一个任务就可以了，
　　//线程会不断地任务队列取任务
　　struct?task??//任务结点??
　　{
　　//?1.?任务结点表示的任务，“函数指针”指向任务要执行的函数(cp_file)
　　void*(*?do_task)(void?*?arg);
　　?
　　//2.?指针，指向任务指向函数的参数(文件描述符)
　　void?*?arg;
　　?
　　//3.?任务结点类型的指针，指向下一个任务
　　struct?task?*?next;
　　};
　　线程池框架代码如下，功能自填：

　　操作线程池所需要的函数接口：pthread_pool.c 、pthread_pool.h

　　把“线程池”想象成一个外包公司，你需要去完成的就是操作线程池所提供的函数接口。

　　pthread_pool.c

　　#include?"pthread_pool.h"
　　/*
　　init_pool:?线程池初始化函数，初始化指定的线程池中有thread_num个初始线程
　　@pool：指针，指向您要初始化的那个线程池
　　@threa_num:?您要初始化的线程池中开始的线程数量
　　返回值：??
　　?成功?0
　　?失败?-1
　　*/
　　int?init_pool(pthread_pool?*?pool?,?unsigned?int?threa_num)
　　{
　　//初始化线程池的结构体
　　?
　　//初始化线程互斥锁
　　pthread_mutex_init(&pool->lock,?NULL);
　　?
　　//初始化线程条件变量
　　pthread_cond_init(&pool->cond,?NULL);
　　pool->shutdown?=?false?;//?不退出
　　pool->task_list?=?(struct?task*)malloc(sizeof(struct?task));
　　pool->tids?=?(pthread_t?*)malloc(sizeof(pthread_t)?*?MAX_ACTIVE_THREADS);
　　if(pool->task_list?==?NULL?||?pool->tids?==?NULL)
　　{
　　?perror("malloc?memery?error");
　　?return?-1;
　　}
　　pool->task_list->next?=?NULL;
　　//线程池中一开始初始化多少个线程来服役
　　pool->active_threads?=?threa_num;
　　//表示线程池中最多有多少个任务

　　pool->max_waiting_tasks?=?MAX_WAITING_TASKS;
　　//线程池中任务队列当前的任务数量
　　pool->cur_waiting_tasks?=?0;
　　//创建thread_num个线程，并且让线程去执行任务调配函数，
　　//记录所有线程的tid
　　int?i?=?0;
　　for(i?=?0;?i?tids)[i],?NULL,?routine,?(void*)pool);
　　?if(ret?!=?0)
　　?{
　　??perror("create?thread?error");
　　??return?-1;
　　?}
　　?printf("[%lu]:[%s]?===>?tids[%d]:[%lu]",pthread_self(),
　　??__FUNCTION__,?i?,?pool->tids[i]);
　　}
　　return?0;
　　}
　　/*
　　routine:?任务调配函数。
　　?所有线程开始都执行此函数，此函数会不断的从线程池的任务队列
　　?中取下任务结点，去执行。
　　?
　　?任务结点中包含“函数指针”?h?"函数参数"
　　*/
　　void?*?routine(void?*?arg)
　　{
　　//arg表示你的线程池的指针
　　?
　　while()
　　{
　　?//获取线程互斥锁，lock??
　　?
　　?//当线程池没有结束的时候，不断地从线程池的任务队列取下结点
　　?//去执行。
　　?
　　?//释放线程互斥锁，unlock
　　?
　　?//释放任务结点
　　}
　　}
　　/*
　　destroy_pool:?销毁线程池，销毁前要保证所有的任务已经完成
　　*/
　　int?destroy_pool(pthread_pool?*?pool)
　　{
　　//释放所有空间?等待任务执行完毕(join)。
　　//唤醒所有线程
　　//利用join函数回收每一个线程资源。
　　}
　　/*
　　add_task：给任务队列增加任务，?把do_task指向的任务(函数指针)和
　　?arg指向的参数保存到一个任务结点，添加到pool任务队列中。
　　?
　　@pool?:?您要添加任务的线程池
　　@do_task?：?您需要添加的任务(cp_file)
　　@arg：?您要执行的任务的参数(文件描述符)
　　*/
　　int?add_task(pthread_pool?*pool,void*(*?do_task)(void?*?arg),?void*arg)
　　{
　　//把第二个参数和第三个参数封装成struct?task??
　　?
　　//再把它添加到?pool->task?任务队列中去
　　?
　　//注意任务队列是一个共享资源
　　?
　　//假如任务后要唤醒等待的线程。
　　}
　　//如果任务多的时候，往线程池中添加线程??pthread_create
　　int?add_threads(pthread_pool?*?pool,?unsigned?int?num);
　　{
　　//新创建num个线程，让每一个线程去执行线程调配函数
　　?
　　//将每一个新创建的线程tid，添加到pool->?tids??
　　}
　　//如果任务少的时候，减少线程池中线程的数量?pthread_cancel?join
　　int?remove_threads(pthread_pool?*?pool,?unsigned?int?num)
　　{
　　//用pthread_cancel取消num个线程??
　　//利用pthread_join函数去回收资源。
　　}
　　pthread_pool.h

　　#ifndef?__PTHREAD_POOL_H__#define?__PTHREAD_POOL_H__
　　//表示线程池中最多有多少个线程

　　#define?MAX_ACTIVE_THREADS?20
　　//表示线程池中最多有多少个任务
　　#define?MAX_WAITING_TASKS?1024
　　//任务队列(链表)上面的任务结点，只要能够描述好一个任务就可以了，
　　//线程会不断地任务队列取任务
　　struct?task??//任务结点??
　　{
　　//?1.?任务结点表示的任务，“函数指针”指向任务要执行的函数(cp_file)
　　void*(*?do_task)(void?*?arg);
　　?
　　//2.?指针，指向任务指向函数的参数(文件描述符)
　　void?*?arg;
　　?
　　//3.?任务结点类型的指针，指向下一个任务
　　struct?task?*?next;
　　};
　　struct?pthread_pool?//线程池的实现
　　{
　　//一般会有如下成员
　　//互斥锁，用来保护这个“任务队列”
　　pthread_mutex_t?lock;?//互斥锁??
　　?
　　//线程条件变量?表示“任务队列”是否有任务
　　pthread_cond_t?cond;?//条件变量
　　?
　　bool?shutdown;?//表示是否退出程序?bool：类型?false?/?true
　　//任务队列(链表)，指向第一个需要指向的任务
　　//所有的线程都从任务链表中获取任务?"共享资源"
　　struct?task?*?task_list;
　　?
　　//线程池中有多个线程，每一个线程都有tid,?需要一个数组去保存tid
　　pthread_t?*?tids;?//malloc()??
　　?
　　//线程池中正在服役的线程数，当前线程个数
　　unsigned?int?active_threads;
　　?
　　//线程池任务队列最大的任务数量
　　unsigned?int?max_waiting_tasks;
　　?
　　//线程池任务队列上当前有多少个任务
　　unsigned?int?cur_waiting_tasks;
　　?
　　//......
　　};
　　/*
　　init_pool:?线程池初始化函数，初始化指定的线程池中有thread_num
　　?个初始线程
　　@pool：指针，指向您要初始化的那个线程池
　　@threa_num:?您要初始化的线程池中开始的线程数量
　　返回值：??
　　?成功?0
　　?失败?-1
　　*/
　　int?init_pool(pthread_pool?*?pool?,?unsigned?int?threa_num);
　　/*
　　routine:?任务调配函数。
　　?所有线程开始都执行此函数，此函数会不断的从线程池的任务队列
　　?中取下任务结点，去执行。
　　?
　　?任务结点中包含“函数指针”?h?"函数参数"
　　*/
　　void?*?routine(void?*?arg);
　　/*
　　destroy_pool:?销毁线程池，销毁前要保证所有的任务已经完成
　　*/
　　int?destroy_pool(pthread_pool?*?pool);
　　/*
　　add_task：给任务队列增加任务，?把do_task指向的任务(函数指针)和
　　?arg指向的参数保存到一个任务结点，添加到pool任务队列中。
　　?
　　@pool?:?您要添加任务的线程池
　　@do_task?：?您需要添加的任务(cp_file)
　　@arg：?您要执行的任务的参数(文件描述符)
　　*/
　　int?add_task(pthread_pool?*pool,void*(*?do_task)(void?*?arg),?void*arg);
　　//如果任务多的时候，往线程池中添加线程??pthread_create
　　int?add_threads(pthread_pool?*?pool,?unsigned?int?num);
　　//如果任务少的时候，减少线程池中线程的数量?pthread_cancel?join
　　int?remove_threads(pthread_pool?*?pool,?unsigned?int?num);
　　#endif

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