Chromium 消息循环和线程池详解

Chromium 中的多线程机制由 base 库提供，要理解 Chromium 中的多线程机制，首先要理解的概念就是 base::MessageLoop 和 base::TaskScheduler ，它们两个是 Chromium 多线程的基础

1. MessageLoop详解

base::MessageLoop 代表消息循环，它不会主动创建新的线程，默认情况下它使用当前线程（你也可以手动把它 Bind 到指定的线程上），它只负责消息（任务）循环，它提供了 task_runner() 方法用于获取 TaskRunner 对象，你需要使用 TaskRunner::PostTask*() 方法来向该消息循环分发消息，默认情况下这些消息（任务）会在当前线程运行。因此，你可以在当前线程中创建 MessageLoop 并且在当前线程中向它 Post 消息，并且这些消息（任务）会在当前线程执行。

每一个通过base::Thread创建出来的线程都拥有一个 MessageLoop，但是主线程（main 函数所在的线程）不是通过base::Thread来创建的，它又需要处理消息循环，因此需要手动给主线程创建MessageLoop，这个过程一般在程序的入口处进行。

你可以使用 base::MessageLoopCurrent::Get() 静态方法获取当前线程的MessageLoop对象，从而使用 base::MessageLoopCurrent::Get()->task_runner()→PostTask*() 方法来创建任务。

一旦你创建了一个 MessageLoop 对象，它会自动 Bind 到当前线程（通过线程依赖的 ThreadLocal 机制来实现）。

比较常规的使用方式可以参考下面：

 1 #include "base/logging.h"
 2 #include "base/message_loop/message_loop.h"
 3 #include "base/message_loop/message_loop_current.h"
 4 #include "base/task/post_task.h"
 5 #include "base/task/single_thread_task_executor.h"
 6 #include "base/task/thread_pool/thread_pool_impl.h"
 7 #include "base/task/thread_pool/thread_pool_instance.h"
 8 #include "base/threading/thread_task_runner_handle.h"
 9 #include "base/timer/timer.h"
10
11 void Hello() {
12   LOG(INFO) << "hello,demo!";
13 }
14
15 int main(int argc, char** argv) {
16   // 创建消息循环
17   base::MessageLoop message_loop;
18   // 也可以使用下面的方法。它们的区别仅在于 MessageLoop 对外暴露了更多的内部接口。
19   // 在当前线程创建一个可执行 task 的环境，同样需要使用 RunLoop 启动
20   // base::SingleThreadTaskExecutor main_task_executer;
21
22   base::RunLoop run_loop;
23
24   // 使用 message_loop 对象直接创建任务
25   message_loop.task_runner()->PostTask(FROM_HERE, base::BindOnce(&Hello));
26   // 获取当前线程的 task runner
27   base::ThreadTaskRunnerHandle::Get()->PostTask(FROM_HERE,
28                                                 base::BindOnce(&Hello));
29
30   // 启动消息循环，即使没有任务也会阻塞程序运行。当前进程中只有一个线程。
31   run_loop.Run();
32
33   return 0;
34 }

2. MessageLoop 的运行流程

3. MessageLoop 的类图

类图中已经介绍了主要类的功能，这里不再赘述，简单总接一下就是：MessageLoop 创建消息/任务循环，并且绑定到当前线程，RunLoop 启动消息循环，调用者通过 TaskRunner 来创建任务。

4. TaskScheduler详解

base::TaskScheduler 直译为任务调度器，也可以叫做线程池，你需要使用它的 static 类型的 Create*() 相关方法来构造它，使用 Start() 方法来启动它，或者通过 CreateAndStartWithDefaultParams() 方法来同时创建并启动线程池。默认情况下他会创建 3 个线程，1 个 Service 线程，2 个 Worker 线程。Service 线程只用来调度延时任务，Worker 线程用来执行任务。Service 线程继承自 base::Thread ，因此它内部也包含了 MessageLoop（每一个 base::Thread 类创建出来的线程都有一个 MessageLoop）。Worker 线程是 TaskScheduler 直接使用 PlatformThread::Create*() 方法创建出来的，因此它不包含 MessageLoop。你可以使用 base::PostTask*() 全局方法来向线程池 Post 任务。

TaskScheduler一般用法如下：

 1 #include <base/logging.h>
 2 #include <base/message_loop/message_loop.h>
 3 #include <base/task/post_task.h>
 4 #include <base/task/task_scheduler/task_scheduler.h>
 5
 6 void Hello()
 7 {
 8     LOG(INFO)<<"hello,demo!";
 9 }
10
11 int main(int argc,char** argv)
12 {
13   // 初始化线程池，会创建新的线程，在新的线程中会创建消息循环 MessageLoop
14   base::TaskScheduler::CreateAndStartWithDefaultParams("Demo");
15
16   // 通过以下方法创建任务
17   base::PostTask(FROM_HERE, base::BindOnce(&Hello));
18   // 或者通过创建新的TaskRunner来创建任务，TaskRunner可以控制任务执行的顺序以及是否在同一个线程中运行
19   scoped_refptr<base::TaskRunner> task_runner_ =
20     base::CreateTaskRunnerWithTraits({base::TaskPriority::USER_VISIBLE});
21   task_runner_->PostTask(FROM_HERE,base::BindOnce(&Hello));
22
23   // 不能使用以下方法创建任务，会导致程序崩溃，因为当前线程没有创建消息循环
24   //base::MessageLoopCurrent::Get()->task_runner()->PostTask(FROM_HERE, base::BindOnce(&Hello));
25
26   // 由于线程池默认不会阻塞程序运行，因此这里为了看到结果使用getchar()阻塞主线程。当前进程中共有4个线程，1个主线程，1个线程池Service线程，2个Worker线程。
27   getchar();
28
29   return 0;
30 }

5. TaskScheduler 的运行流程

 6. TaskScheduler 的类图

 7. 总结

• 每一个 base::Thread 线程都拥有一个 MessageLoop 用来进行任务调度；
• 主线程如果需要消息循环，需要自行创建MessageLoop ；
• 由于 MessageLoop 中维护有 TaskRunner，因此你可以通过获取该线程的 TaskRunner 来给该线程 Post 任务；
• 线程池使用更底层的 PlatformThread::Create*() 来直接创建线程，从而避免每个线程都有 MessageLoop;
• 线程池中的任务是通过 base::PostTask*() 创建的；
• 线程池使用名为 TaskSchedulerSe 的线程来调度需要延时的任务，不需要延迟的任务会直接放入线程池的任务任务队列；
• 通过 TaskRunner 的 PostTask*() 方法会将任务Post到 TaskRunner 所在的 MessageLoop；
• 通过 base::PostTask*() 全局方法默认会将任务Post到线程池中；

8. 参考文献