Linux下C实现 线程池
发布时间：2022-11-30 12:53:45 所属栏目：Linux 来源：
导读： 在传统服务器结构中, 常是有一个总的监听线程监听有没有新的用户连接服务器, 每当有一个新的 用户进入, 服务器就开启一个新的线程用户处理这 个用户的数据包。这个线程只服务于这个用户 , 当 用户与服务器端关闭
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在传统服务器结构中, 常是有一个总的监听线程监听有没有新的用户连接服务器, 每当有一个新的 用户进入, 服务器就开启一个新的线程用户处理这 个用户的数据包。这个线程只服务于这个用户 , 当 用户与服务器端关闭连接以后, 服务器端销毁这个线程。然而频繁地开辟与销毁线程极大地占用了系统的资源。而且在大量用户的情况下, 系统为了开辟和销毁线程将浪费大量的时间和资源。线程池提供了一个解决外部大量用户与服务器有限资源的矛盾, 线程池和传统的一个用户对应一 个线程的处理方法不同。 *线程池的基本思想:就是在程序 开始时就在内存中开辟一些线程, 线程的数目是 固定的,他们独自形成一个类, 屏蔽了对外的操作, 而服务器只需要将数据包交给线程池就可以了。当有新的客户请求到达时 , 不是新创建一个线程为其服务 , 而是从“池子”中选择一个空闲的线程为新的客户请求服务 ,服务完毕后 , 线程进入空闲线程池中。如果没有线程空闲 的 话, 就 将 数 据 包 暂 时 积 累 , 等 待 线 程 池 内 有 线 程空闲以后再进行处理。通过对多个任务重用已经存在的线程对象 , 降低了对线程对象创建和销毁的开销。当客户请求 时 , 线程对象 已 经 存 在 , 可 以 提 高 请 求 的响应时间 , 从而整体地提高了系统服务的表现 线程池的实现 一般来说实现一个线程池主要包括以下几个组成部分： 线程管理器：用于创建并管理线程池。工作线程：线程池中实际执行任务的线程。在初始化线程时会预先创建好固定数目的线程在池中，这些初始化的线程一般处于空闲状态，一般不占用CPU，占用较小的内存空间。任务接口：每个任务必须实现的接口，当线程池的任务队列中有可执行任务时，被空闲的工作线程调去执行（线程的闲与忙是通过互斥量实现的，跟前面文章中的设置标志位差不多），把任务抽象出来形成接口，可以做到线程池与具体的任务无关。任务队列：用来存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制，实现这种结构有好几种方法，常用的是队列，主要运用先进先出原理，另外一种是链表之类的数据结构，可以动态的为它分配内存空间线程池linux，应用中比较灵活，下文中就是用到的链表。 下面用C实现一个线程池 线程池会维护一个任务链表(每个CThread_worker结构就是一个任务)。 typedef struct worker { /*回调函数，任务运行时会调用此函数，注意也可声明成其它形式*/ void *(*process) (void *arg); void *arg;/*回调函数的参数*/ struct worker *next; } CThread_worker; /*线程池结构*/ typedef struct { pthread_mutex_t queue_lock; pthread_cond_t queue_ready; /*链表结构，线程池中所有等待任务*/ CThread_worker *queue_head; /*是否销毁线程池*/ int shutdown; pthread_t *threadid; /*线程池中允许的活动线程数目*/ int max_thread_num; /*当前等待队列的任务数目*/ int cur_queue_size; } CThread_pool; pool_init()函数: 预先创建好max_thread_num个线程，每个线程执thread_routine ()函数，该函数中，如果任务链表中没有任务，则该线程出于阻塞等待状态。否则从队列中取出任务并执行。 pool_add_worker()函数：向线程池的任务链表中加入一个任务，加入后通过调用pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready))唤醒一个出于阻塞状态的线程(如果有的话)。 pool_destroy ()函数：用于销毁线程池，线程池任务链表中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直把任务运行完后再退出。 下面贴出完整的代码： #include #include #include #include #include #include /* *线程池里所有运行和等待的任务都是一个CThread_worker *由于所有任务都在链表里，所以是一个链表结构 */ typedef struct worker { /*回调函数，任务运行时会调用此函数，注意也可声明成其它形式*/ void *(*process) (void *arg); void *arg;/*回调函数的参数*/ struct worker *next; } CThread_worker; /*线程池结构*/ typedef struct { pthread_mutex_t queue_lock; pthread_cond_t queue_ready; /*链表结构，线程池中所有等待任务*/ CThread_worker *queue_head; /*是否销毁线程池*/ int shutdown; pthread_t *threadid; /*线程池中允许的活动线程数目*/ int max_thread_num; /*当前等待队列的任务数目*/ int cur_queue_size; } CThread_pool; int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg); void *thread_routine (void *arg); static CThread_pool *pool = NULL; void pool_init (int max_thread_num) { pool = (CThread_pool *) malloc (sizeof (CThread_pool)); pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL); pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL); pool->queue_head = NULL; pool->max_thread_num = max_thread_num; pool->cur_queue_size = 0; pool->shutdown = 0; pool->threadid = (pthread_t *) malloc (max_thread_num * sizeof (pthread_t)); int i = 0; for (i = 0; i < max_thread_num; i++) { pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, thread_routine, NULL); } } /*向线程池中加入任务*/ int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg) { /*构造一个新任务*/ CThread_worker *newworker = (CThread_worker *) malloc (sizeof (CThread_worker)); newworker->process = process; newworker->arg = arg; newworker->next = NULL;/*别忘置空*/ pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); /*将任务加入到等待队列中*/ CThread_worker *member = pool->queue_head; if (member != NULL) { while (member->next != NULL) member = member->next; member->next = newworker; } else { pool->queue_head = newworker; } assert (pool->queue_head != NULL); pool->cur_queue_size++; pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); /*好了，等待队列中有任务了，唤醒一个等待线程； 注意如果所有线程都在忙碌，这句没有任何作用*/ pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready)); return 0; } /*销毁线程池，等待队列中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直 把任务运行完后再退出*/ int pool_destroy () { if (pool->shutdown) return -1;/*防止两次调用*/ pool->shutdown = 1; /*唤醒所有等待线程，线程池要销毁了*/ pthread_cond_broadcast (&(pool->queue_ready)); /*阻塞等待线程退出，否则就成僵尸了*/ int i; for (i = 0; i < pool->max_thread_num; i++) pthread_join (pool->threadid[i], NULL); free (pool->threadid); /*销毁等待队列*/ CThread_worker *head = NULL; while (pool->queue_head != NULL) { head = pool->queue_head; pool->queue_head = pool->queue_head->next; free (head); } /*条件变量和互斥量也别忘了销毁*/ pthread_mutex_destroy(&(pool->queue_lock)); pthread_cond_destroy(&(pool->queue_ready)); free (pool); /*销毁后指针置空是个好习惯*/ pool=NULL; return 0; } void* thread_routine (void *arg) { printf ("starting thread 0x%x\n", pthread_self ()); while (1) { pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); /*如果等待队列为0并且不销毁线程池，则处于阻塞状态; 注意 pthread_cond_wait是一个原子操作，等待前会解锁，唤醒后会加锁*/ while (pool->cur_queue_size == 0 && !pool->shutdown) { printf ("thread 0x%x is waiting\n", pthread_self ()); pthread_cond_wait (&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock)); } /*线程池要销毁了*/ if (pool->shutdown) { /*遇到break,continue,return等跳转语句，千万不要忘记先解锁*/ pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); printf ("thread 0x%x will exit\n", pthread_self ()); pthread_exit (NULL); } printf ("thread 0x%x is starting to work\n", pthread_self ()); /*assert是调试的好帮手*/ assert (pool->cur_queue_size != 0); assert (pool->queue_head != NULL); /*等待队列长度减去1，并取出链表中的头元素*/ pool->cur_queue_size--; CThread_worker *worker = pool->queue_head; pool->queue_head = worker->next; pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); /*调用回调函数，执行任务*/ (*(worker->process)) (worker->arg); free (worker); worker = NULL; } /*这一句应该是不可达的*/ pthread_exit (NULL); } //测试函数 void* myprocess (void *arg) { printf ("threadid is 0x%x, working on task %d\n", pthread_self (),*(int *) arg); sleep (1);/*休息一秒，延长任务的执行时间*/ return NULL; } int main () { pool_init (3);/*线程池中最多三个活动线程*/ /*连续向池中投入10个任务*/ int *workingnum = (int *) malloc (sizeof (int) * 10); int i; for (i = 0; i < 10; i++) { workingnum[i] = i; pool_add_worker (myprocess, &workingnum[i]); } /*等待所有任务完成*/ sleep (5); /*销毁线程池*/ pool_destroy (); free (workingnum); return 0; } （编辑：云计算网_汕头站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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