基于C++11的线程池

• 1.封装的线程对象

class task : public std::tr1::enable_shared_from_this<task>
{
public:
	task():exit_(false){}
	task( const task & ) = delete;
	~task(){}
	task & operator =( const task &) = delete;

	void start();
	void stop()
	{
		exit_ = true;
		sync_.notify_one();
	}
	void set_job( const std::function<void()> & job, const std::string & file, int line)
	{//提交任务
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
			job_ = job;
			file_ = file;
			line_ = line;
		}
		sync_.notify_one();//通知主线程有任务要运行....
	}
	void print_job(){
		LOG(INFO)<<"sumbit from:"<<file_<<":"<<line_;
	}
private:

	bool exit_;
	std::mutex mutex_;
	std::condition_variable sync_;
	std::function< void()> job_;          //线程运行的任务。线程随意时刻。最多仅仅能运行一个任务。
	std::thread::id       id_;
	std::string		     file_;
	int                   line_;

};
void task::start()
{
	auto job_proxy = [this] (){

		id_ = std::this_thread::get_id();

		while( !exit_ )
		{

			std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);

			if( job_ )
			{//有任务了，须要运行任务了
				try
				{
					job_(); //运行任务的代码
				}catch( std::exception & e)
				{

				}catch(...)
				{

				}
				job_ = std::function<void()>(); //释放任务绑定的资源，主要为闭包捕获的资源，特别是shared_ptr对象.
				tasks->job_completed( shared_from_this() ); //任务运行完毕。通知线程池
			}else{
			       //没有任务的时候，等待其它线程提交任务。。
				sync_.wait(lock);

			}
		}
	};

	std::thread t(job_proxy); //创建并启动与task管理的线程
	t.detach();               //分离模式，thread对象销毁了，可是其创建的线程还活着。

。。
}

• 2.线程池管理对象

class task_pool
{
public:
	task_pool(unsigned int pool_size = 128):max_size_(pool_size),stop_all_(true)
	{

	}
	~task_pool()
	{
	}
	void job_completed( const std::tr1::shared_ptr<task> & t)//回收task对象
	{

		std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
		bool need_to_notify = idle_tasks_.empty() && (!wait_for_running_jobs_.empty());
		busying_tasks_.erase(t);
		idle_tasks_.push_back(t);
		LOG(INFO)<<"after job_completed, current idle tasks size:"<< idle_tasks_.size()
			<<" busying tasks size:"<<busying_tasks_.size()
			<<" wait for running jobs size:"<<wait_for_running_jobs_.size();
		if( !busying_tasks_.empty() ){
			(*busying_tasks_.begin())->print_job();
		}
		if( need_to_notify )//任务太多了，之前空暇线程使用完了，有任务在等待运行。须要通知
		{
			sync_.notify_one();
		}
	};
	//提交任务
	void submit_job( const std::function<void()> & job, const std::string file, int line)
	{
		if( stop_all_ )
		{
			return;
		}
		std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
		bool need_notify = wait_for_running_jobs_.empty();
		wait_for_running_jobs_.push(std::make_tuple(job,file,line));

		if( need_notify )//等待运行的任务为空时。须要通知，其它情况不须要通知.
		{
			sync_.notify_one();
		}

	}
	void execute_job()
	{

		while(true)
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
			while(!stop_all_ && wait_for_running_jobs_.empty() )
			{
				//等待其它线程提交任务
				sync_.wait(lock);
			}

			if( stop_all_ )
			{
				return;
			}
			while(!stop_all_ && idle_tasks_.empty())
			{
				//有任务要运行，可是没有空暇线程，等待其它任务运行完毕。

sync_.wait(lock);
			}
			if( stop_all_ )
			{
				return;
			}

			//有任务，也有空暇线程了
			auto t = get_task();
			auto job =wait_for_running_jobs_.front();
			wait_for_running_jobs_.pop();
			//分发任务到task 线程.
			t->set_job(std::get<0>(job), std::get<1>(job), std::get<2>(job));
		}
	}
	void stop_all()
	{

		std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
		stop_all_ = true;
		for( auto t : idle_tasks_ )
		{
			t->stop();
		}
		idle_tasks_.clear();
		for( auto t : busying_tasks_ )
		{
			t->stop();
		}
		while(!wait_for_running_jobs_.empty()){
			wait_for_running_jobs_.pop();
		}

		sync_.notify_one();
	}

	void start()
	{// 初始化启动线程池主线程
		try
		{
			std::thread t( [this]{ execute_job();});
			t.detach();

			stop_all_ = false;
			allocate_tasks();

		}catch( std::exception & e )
		{
			LOG(FATAL) << "start tasks pool ... error"<<e.what();
		}
	}
protected:
	std::tr1::shared_ptr<task> get_task()
	{
		//获取task对象
		if( ! idle_tasks_.empty() )
		{
			auto t = *idle_tasks_.begin();
			idle_tasks_.pop_front();  //从空暇队列移除
			busying_tasks_.insert(t); //增加忙队列

			return t;
		}

		return std::tr1::shared_ptr<task>();

	}

	void allocate_tasks() //初始化线程池
	{
		for( int i = 0 ; i < max_size_; i ++ )
		{
			std::tr1::shared_ptr<task> t( new task());
			try{
				t->start();
				idle_tasks_.push_back(t);
			}catch( std::exception & e)
			{	//超过进程最大线程数限制时。会跑出异常。。

。
				break;
			}
		}
	}
private :
	unsigned int                              max_size_;
	std::list  < std::tr1::shared_ptr<task> > idle_tasks_;   //空暇任务队列
	std::set  <  std::tr1::shared_ptr<task> > busying_tasks_;//正在运行任务的队列
	std::queue< std::tuple< std::function<void()> , std::string, int   >  > wait_for_running_jobs_; //等待运行的任务
	std::mutex             				    mutex_;
	std::condition_variable                 sync_;
	bool stop_all_;
};

• usage

static task_pool *  tasks = nullptr;
static std::once_flag init_flag;
static std::once_flag finit_flag;

void run_job(const std::function<void()> & job , const std::string &  file, int line )
{
	if( tasks != nullptr)
		tasks->submit_job(job, file,line);

}
void task_pool_init( unsigned max_task_size)
{
	std::call_once(init_flag,[max_task_size]{
		tasks = new task_pool(max_task_size);
		tasks->start();
	});
}
void task_pool_finit()
{
   std::call_once(finit_flag,[]{ tasks->stop_all();});
}