Linux下通用线程池的创建与使用

线程池：简单地说，线程池 就是预先创建好一批线程，方便、快速地处理收到的业务。比起传统的到来一个任务，即时创建一个线程来处理，节省了线程的创建和回收的开销，响应更快，效率更高。

在linux中，使用的是posix线程库，首先介绍几个常用的函数：

1 线程的创建和取消函数

pthread_create

创建线程

pthread_join

合并线程

pthread_cancel

取消线程

2 线程同步函数

pthread_mutex_lock

pthread_mutex_unlock

pthread_cond_signal

pthread_cond_wait

关于函数的详细说明，参考man手册

线程池的实现：

线程池的实现主要分为三部分，线程的创建、添加任务到线程池中、工作线程从任务队列中取出任务进行处理。

主要有两个类来实现，CTask,CThreadPool

/**
执行任务的类，设置任务数据并执行
**/
class CTask
{
protected:
 string m_strTaskName;  //任务的名称
 void* m_ptrData;       //要执行的任务的具体数据
public:
 CTask(){}
 CTask(string taskName)
 {
  this->m_strTaskName = taskName;
  m_ptrData = NULL;
 }
 virtual int Run()= 0;
 void SetData(void* data);    //设置任务数据
};

任务类是个虚类，所有的任务要从CTask类中继承 ，实现run接口，run接口中需要实现的就是具体解析任务的逻辑。m_ptrData是指向任务数据的指针，可以是简单数据类型，也可以是自定义的复杂数据类型。

线程池类

/**
线程池
**/
class CThreadPool
{
private:
 vector<CTask*> m_vecTaskList;         //任务列表
 int m_iThreadNum;                            //线程池中启动的线程数          
 static vector<pthread_t> m_vecIdleThread;   //当前空闲的线程集合
 static vector<pthread_t> m_vecBusyThread;   //当前正在执行的线程集合
 static pthread_mutex_t m_pthreadMutex;    //线程同步锁
 static pthread_cond_t m_pthreadCond;    //线程同步的条件变量
protected:
 static void* ThreadFunc(void * threadData); //新线程的线程函数
 static int MoveToIdle(pthread_t tid);   //线程执行结束后，把自己放入到空闲线程中
 static int MoveToBusy(pthread_t tid);   //移入到忙碌线程中去
 int Create();          //创建所有的线程
public:
 CThreadPool(int threadNum);
 int AddTask(CTask *task);      //把任务添加到线程池中
 int StopAll();
};

当线程池对象创建后，启动一批线程，并把所有的线程放入空闲列表中，当有任务到达时，某一个线程取出任务并进行处理。

线程之间的同步用线程锁和条件变量。

这个类的对外接口有两个：

AddTask函数把任务添加到线程池的任务列表中，并通知线程进行处理。当任务到到时，把任务放入m_vecTaskList任务列表中，并用pthread_cond_signal唤醒一个线程进行处理。

StopAll函数停止所有的线程

************************************************

代码:

××××××××××××××××××××CThread.h

#ifndef __CTHREAD
#define __CTHREAD
#include <vector>
#include <string>
#include <pthread.h>

using namespace std;

/**
执行任务的类，设置任务数据并执行
**/
class CTask
{
protected:
 string m_strTaskName;  //任务的名称
 void* m_ptrData;       //要执行的任务的具体数据
public:
 CTask(){}
 CTask(string taskName)
 {
  this->m_strTaskName = taskName;
  m_ptrData = NULL;
 }
 virtual int Run()= 0;
 void SetData(void* data);    //设置任务数据
};

/**
线程池
**/
class CThreadPool
{
private:
 vector<CTask*> m_vecTaskList;         //任务列表
 int m_iThreadNum;                            //线程池中启动的线程数          
 static vector<pthread_t> m_vecIdleThread;   //当前空闲的线程集合
 static vector<pthread_t> m_vecBusyThread;   //当前正在执行的线程集合
 static pthread_mutex_t m_pthreadMutex;    //线程同步锁
 static pthread_cond_t m_pthreadCond;    //线程同步的条件变量
protected:
 static void* ThreadFunc(void * threadData); //新线程的线程函数
 static int MoveToIdle(pthread_t tid);   //线程执行结束后，把自己放入到空闲线程中
 static int MoveToBusy(pthread_t tid);   //移入到忙碌线程中去
 int Create();          //创建所有的线程
public:
 CThreadPool(int threadNum);
 int AddTask(CTask *task);      //把任务添加到线程池中
 int StopAll();
};

#endif

类的实现为：

××××××××××××××××××××CThread.cpp

#include "CThread.h"
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

void CTask::SetData(void * data)
{
 m_ptrData = data;
}

vector<pthread_t> CThreadPool::m_vecBusyThread;
vector<pthread_t> CThreadPool::m_vecIdleThread;
pthread_mutex_t CThreadPool::m_pthreadMutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t CThreadPool::m_pthreadCond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

CThreadPool::CThreadPool(int threadNum)
{
 this->m_iThreadNum = threadNum;
 Create();
}
int CThreadPool::MoveToIdle(pthread_t tid)
{
 vector<pthread_t>::iterator busyIter = m_vecBusyThread.begin();
 while(busyIter != m_vecBusyThread.end())
 {
  if(tid == *busyIter)
  {
   break;
  }
  busyIter++;
 }
 m_vecBusyThread.erase(busyIter);
 m_vecIdleThread.push_back(tid);
 return 0;
}

int CThreadPool::MoveToBusy(pthread_t tid)
{
 vector<pthread_t>::iterator idleIter = m_vecIdleThread.begin();
 while(idleIter != m_vecIdleThread.end())
 {
  if(tid == *idleIter)
  {
   break;
  }
  idleIter++;
 }
 m_vecIdleThread.erase(idleIter);
 m_vecBusyThread.push_back(tid);
 return 0;
}
void* CThreadPool::ThreadFunc(void * threadData)
{
 pthread_t tid = pthread_self();
 while(1)
 {
  pthread_mutex_lock(&m_pthreadMutex);
  pthread_cond_wait(&m_pthreadCond,&m_pthreadMutex);
  cout << "tid:" << tid << " run" << endl;
  //get task
  vector<CTask*>* taskList = (vector<CTask*>*)threadData;
  vector<CTask*>::iterator iter = taskList->begin();
  while(iter != taskList->end())
  {
   
   MoveToBusy(tid);
   break;
  }
  CTask* task = *iter;
  taskList->erase(iter);
  pthread_mutex_unlock(&m_pthreadMutex);
  cout << "idel thread number:" << CThreadPool::m_vecIdleThread.size() << endl;
  cout << "busy thread number:" << CThreadPool::m_vecBusyThread.size() << endl;
  //cout << "task to be run:" << taskList->size() << endl;
  task->Run();
  
  //cout << "CThread::thread work" << endl;
  cout << "tid:" << tid << " idle" << endl;
  
 }
 return (void*)0;
}

int CThreadPool::AddTask(CTask *task)
{
 this->m_vecTaskList.push_back(task);
 pthread_cond_signal(&m_pthreadCond);
 return 0;
}
int CThreadPool::Create()
{
 for(int i = 0; i < m_iThreadNum;i++)
 {
  pthread_t tid = 0;
  pthread_create(&tid,NULL,ThreadFunc,&m_vecTaskList);
  m_vecIdleThread.push_back(tid);
 }
 return 0;
}

int CThreadPool::StopAll()
{
 vector<pthread_t>::iterator iter = m_vecIdleThread.begin();
 while(iter != m_vecIdleThread.end())
 {
  pthread_cancel(*iter);
  pthread_join(*iter,NULL);
  iter++;
 }

iter = m_vecBusyThread.begin();
 while(iter != m_vecBusyThread.end())
 {
  pthread_cancel(*iter);
  pthread_join(*iter,NULL);
  iter++;
 }
 
 return 0;
}

简单示例：

××××××××test.cpp

#include "CThread.h"
#include <iostream>

using namespace std;

class CWorkTask: public CTask
{
public:
 CWorkTask()
 {}
 int Run()
 {
  cout << (char*)this->m_ptrData << endl;
  sleep(10);
  return 0;
 }
};
int main()
{
 CWorkTask taskObj;
 char szTmp[] = "this is the first thread running,haha success";
 taskObj.SetData((void*)szTmp);
 CThreadPool threadPool(10);
 for(int i = 0;i < 11;i++)
 {
  threadPool.AddTask(&taskObj);
 }
 while(1)
 {
  sleep(120);
 }
 return 0;
}