unix中的线程池技术详解

•线程池就是有一堆已经创建好了的线程，当有新的任务需要处理的时候，就从这个池子里面取一个空闲等待的线程来处理该任务，当处理完成了就再次把该线程放回池中，以供后面的任务使用,当池子里的线程全都处理忙碌状态时，这时任务需要稍作等待。

•线程的创建和销毁比之进程的创建和销毁是轻量级的，但是当我们的任务需要大量进行大量线程的创建和销毁操作时，这个消耗就会变成的相当大。线程池的好处就在于线程复用，一个任务处理完成后，当前线程可以直接处理下一个任务，而不是销毁后再创建，非常适用于连续产生大量并发任务的场合。

线程池实例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h> 

typedef struct task
{
    void *(*process) (void *arg);
    void *arg;
    struct task *next;
} Cthread_task; 

/*线程池结构*/
typedef struct
{
    pthread_mutex_t queue_lock;   /* 互斥量 */
    pthread_cond_t queue_ready;   /* 条件变量 */

    /*链表结构，线程池中所有等待任务*/
    Cthread_task *queue_head; 

    /*是否销毁线程池*/
    int shutdown;
    pthread_t *threadid; 

    /*线程池中处理线程总数目*/
    int max_thread_num; 

    /*当前等待的任务数*/
    int cur_task_size; 

} Cthread_pool; 

static Cthread_pool *pool = NULL; 

void *thread_routine (void *arg); 

void pool_init (int max_thread_num)
{
    int i = 0;

    pool = (Cthread_pool *) malloc (sizeof (Cthread_pool));
    /* 初始化互斥锁 */
    pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL);
    /*初始化条件变量*/
    pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL);
    /* 初始化链表 */
    pool->queue_head = NULL;
    /* 最大线程数 */
    pool->max_thread_num = max_thread_num;
    /* 当前等待线程数 */
    pool->cur_task_size = 0;
    /* 线程池状态 */
    pool->shutdown = 0; 

    pool->threadid = (pthread_t *) malloc (max_thread_num * sizeof (pthread_t)); 

    for (i = 0; i < max_thread_num; i++)
    {
        pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, thread_routine, NULL);   /* 创建三个线程 */
    }
} 

/*向线程池中加入任务*/
int pool_add_task (void *(*process) (void *arg), void *arg)
{
    /*构造一个新任务*/
    Cthread_task *task = (Cthread_task *) malloc (sizeof (Cthread_task));
    task->process = process;
    task->arg = arg;
    task->next = NULL;

    pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock));
    /*将任务加入到等待队列中*/
    Cthread_task *member = pool->queue_head;  /* 找出线程池等待链表的头 */
    if (member != NULL)   /* 头部不为空，表明已经有线程在等待 */
    {
        while (member->next != NULL)
            member = member->next;
            member->next = task;
    }
    else   /* 否则头部为空，直接将任务挂到等待链表头部 */
    {
        pool->queue_head = task;
    } 

    pool->cur_task_size++;
    pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 

    pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready));    /* 唤醒线程池里睡眠的线程，尽管可能没有休眠的 */

    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_task *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)); 

        while (pool->cur_task_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 ()); 

        /*待处理任务减1，并取出链表中的头元素*/
        pool->cur_task_size--;
        Cthread_task *task = pool->queue_head;   /* 从链表头取任务 */
        pool->queue_head = task->next;   /* 重置链表头 */
        pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 

        /*调用回调函数，执行任务*/
        (*(task->process)) (task->arg);
        free (task);
        task = NULL;
    }
    /*这一句应该是不可达的*/
    pthread_exit (NULL);
}

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 (int argc, char **argv)
{
    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_task (myprocess, &workingnum[i]);
    }
    /*等待所有任务完成*/
    sleep (5);
    /*销毁线程池*/
    pool_destroy (); 

    free (workingnum); 

    return 0;
}