谁能简单说明下c++线程池怎么用的

2025-01-31 10:29:51
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回答1:

先上实现!

实现:

#ifndef ILOVERS_THREAD_POOL_H
#define ILOVERS_THREAD_POOL_H
 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
// 命名空间
namespace ilovers {
    class TaskExecutor;
}
 
class ilovers::TaskExecutor{
    using Task = std::function;
private:
    // 线程池
    std::vector pool;
    // 任务队列
    std::queue tasks;
    // 同步
    std::mutex m_task;
    std::condition_variable cv_task;
    // 是否关闭提交
    std::atomic stop;
    
public:
    // 构造
    TaskExecutor(size_t size = 4): stop {false}{
        size = size < 1 ? 1 : size;
        for(size_t i = 0; i< size; ++i){
            pool.emplace_back(&TaskExecutor::schedual, this);    // push_back(std::thread{...})
        }
    }
    
    // 析构
    ~TaskExecutor(){
        for(std::thread& thread : pool){
            thread.detach();    // 让线程“自生自灭”
            //thread.join();        // 等待任务结束, 前提:线程一定会执行完
        }
    }
    
    // 停止任务提交
    void shutdown(){
        this->stop.store(true);
    }
    
    // 重启任务提交
    void restart(){
        this->stop.store(false);
    }
    
    // 提交一个任务
    template
    auto commit(F&& f, Args&&... args) ->std::future {
        if(stop.load()){    // stop == true ??
            throw std::runtime_error("task executor have closed commit.");
        }
        
        using ResType =  decltype(f(args...));    // typename std::result_of::type, 函数 f 的返回值类型
        auto task = std::make_shared>(
                        std::bind(std::forward(f), std::forward(args)...)
                );    // wtf !
        {    // 添加任务到队列
            std::lock_guard lock {m_task};
            tasks.emplace([task](){   // push(Task{...})
                (*task)();
            });
        }
        cv_task.notify_all();    // 唤醒线程执行
        
        std::future future = task->get_future();
        return future;
    }
    
private:
    // 获取一个待执行的 task
    Task get_one_task(){
        std::unique_lock lock {m_task};
        cv_task.wait(lock, [this](){ return !tasks.empty(); });    // wait 直到有 task
        Task task {std::move(tasks.front())};    // 取一个 task
        tasks.pop();
        return task;
    }
    
    // 任务调度
    void schedual(){
        while(true){
            if(Task task = get_one_task()){
                task();    //
            }else{
                // return;    // done
            }
        }
    }
};
 
#endif
 
void f()
{
    std::cout << "hello, f !" << std::endl;
}
 
struct G{
    int operator()(){
        std::cout << "hello, g !" << std::endl;
        return 42;
    }
};
 
 
int main()
try{
    ilovers::TaskExecutor executor {10};
    
    std::future ff = executor.commit(f);
    std::future fg = executor.commit(G{});
    std::future fh = executor.commit([]()->std::string { std::cout << "hello, h !" << std::endl; return "hello,fh !";});
    
    executor.shutdown();
    
    ff.get();
    std::cout << fg.get() << " " << fh.get() << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    executor.restart();    // 重启任务
    executor.commit(f).get();    //
    
    std::cout << "end..." << std::endl;
    return 0;
}catch(std::exception& e){
    std::cout << "some unhappy happened... " << e.what() << std::endl;
}

实现原理:

线程池一般要复用线程,所以如果是取一个 task 分配给某一个 thread,执行完之后再重新分配,在语言层面基本都是不支持的:一般语言的 thread 都是执行一个固定的 task 函数,执行完毕线程也就结束了(至少 c++ 是这样)。要如何实现 task 和 thread 的分配呢?很简单,让每一个 thread 都去执行调度函数:循环获取一个 task,然后执行。这样保证了 thread 函数的唯一性,而且复用线程执行 task 。

代码的详细解释:

  1. 一个线程 pool,一个任务队列 queue ,应该没有意见。

  2. 任务队列是典型的生产者-消费者模型,本模型至少需要两个工具:一个 mutex + 一个条件变量,或是一个 mutex + 一个信号量。mutex 实际上就是锁,保证任务的添加和移除(获取)的互斥性,一个条件变量是保证获取 task 的同步性:一个 empty 的队列,线程应该等待(阻塞)。

  3. stop 控制任务提交,是受了 Java 的影响,还有实现类不叫 ThreadPool 而是叫 TaskExecutor。

  4. atomic 本身是原子类型,从名字上就懂:它们的操作 load()/store() 是原子操作,所以不需要再加 mutex。

求采纳,谢谢!