网站建设直播,网站制作公司知道万维科技,网站推广网站,网站培训制度今天来写一个简单版本的线程池 1.啥是线程池
池塘#xff0c;顾名思义#xff0c;线程池就是一个有很多线程的容器。
我们只需要把任务交到这个线程的池子里面#xff0c;其就能帮我们多线程执行任务#xff0c;计算出结果。
与阻塞队列不同的是#xff0c;线程池中内有…今天来写一个简单版本的线程池 1.啥是线程池
池塘顾名思义线程池就是一个有很多线程的容器。
我们只需要把任务交到这个线程的池子里面其就能帮我们多线程执行任务计算出结果。
与阻塞队列不同的是线程池中内有一个队列用于任务管理并帮我们封装了线程创建的工作。我们不再需要在主执行流里面创建线程创建线程也是有时间消耗的而是只关注于任务的创建交给线程池来运行并产生结果就OK了
前面已经学习过阻塞队列了此时再来写线程池就没有那么困难了
本次线程池的设计还会采用单例模式同一个模板类型的任务只需要一个线程池即可
1.1 简单复习单例模式
单例模式分为两种设计方式一个是懒汉一个是饿汉
懒汉刚开始先不创建单例等第一次使用的时候在创建缺点是第一次获取单例需要等待优点是程序启动快饿汉main函数执行前就将单例创建起来缺点是程序启动会比较慢优点是启动之后获取单例会快
2.代码示例-处理task
2.1 成员变量
因为是线程池需要在内部创建出线程来运行所以我们需要一个num来标识需要创建的线程的数量
template class T
class ThreadPool{
private:bool _isStart; // 线程池子是否启动int _threadNum; // 线程数量queueT _tq; // 任务队列pthread_mutex_t _mutex;// 锁pthread_cond_t _cond; // 条件变量static ThreadPoolT *instance; // 单例模式需要用到的指针
}这里我们并不需要弄一个数组来存放已经创建的线程因为我们并不关心线程的退出信息也不需要对线程进行管理。在创建好线程之后直接detach即可
static变量我们需要在类外初始化因为是模板类型所以还需要带上template关键字
// 初始化static变量
template class T
ThreadPoolT *ThreadPoolT::instance nullptr;2.2 构造/析构
本次使用的是懒汉模式的单例提供一个指针作为单例不开放构造函数
private:ThreadPool(int num DEFALUT_NUM): _threadNum(num),_isStart(false){assert(num 0);pthread_mutex_init(_mutex, nullptr);pthread_cond_init(_cond, nullptr);}ThreadPool(const ThreadPoolT ) delete;//取消拷贝void operator(const ThreadPoolT ) delete;//取消赋值同时利用delete关键字禁止拷贝构造和赋值重载析构依旧保持公有 ~ThreadPool(){pthread_mutex_destroy(_mutex);pthread_cond_destroy(_cond);}这种情况下我们还需要有一个static成员函数来获取单例在之前的单例模式博客中提到当初实现的懒汉模式是线程不安全的因为没有对线程进行加锁避免多个执行流同时获取单例导致单例对象冲突的问题。
现在学习了linux的加锁操作就可以避免掉这个bug了
两次nullptr判断
其中关于两次nullptr判断的原因详见注释
第一个判断是为了保证单例只要单例存在了就不再创建单例第二个判断是保证线程安全可能会出现线程a在创建单例线程b在锁中等待的情况此时如果不进行第二次nullptr判断线程b从锁中被唤醒后又会继续执行多创建了一个单例
public:static ThreadPoolT *getInstance(){static pthread_mutex_t mt;//使用static只会创建一次避免多次实例化一个执行流一个锁失去效果pthread_mutex_init(mt,nullptr);if (instance nullptr) // 第一次判断{pthread_mutex_lock(mt);// 加锁保证只有一个执行流走到这里if (instance nullptr)// 第二次判断是来确认的避免出现在加锁前被其他执行流获取过实例了{instance new ThreadPoolT();// 确认是null创建单例}}pthread_mutex_unlock(mt);pthread_mutex_destroy(mt);return instance;}2.3 启动线程池
有了线程池接下来要做的就是启动它
启动之前我们需要assert判断一下该线程池是否已经启动了避免多次启动线程池出现问题。启动完成之后更新isStart的状态值 void start(){assert(!_isStart);//如果开启了那么就不能执行该函数for (int i 0; i _threadNum; i){pthread_t temp;pthread_create(temp, nullptr, threadRoutine, this);//把this当参数传入usleep(100);pthread_detach(temp);//分离线程}_isStart true;//标识状态代表线程池已经启动了}这里还有另外一个函数threadRoutine这是每一个线程需要执行的函数其为static函数。这里我们获取到的都是单例的this指针访问成员都需要通过this指针来访问
static void *threadRoutine(void *args)
{ThreadPoolT *tp static_castThreadPoolT *(args);//c强转while (1){tp-lockQueue();while (!tp-haveTask()){tp-waitForTask();}// 任务被拿到了线程的上下文中T t tp-pop();tp-unlockQueue();// 规定每一个封装的task对象都需要有一个run函数t.resultPrint(t.run());//运行并打印结果}
}2.4 封装的加锁/解锁/通知操作
这部分操作比较简单就不多提了。其实就是把已有的函数改个名字变成无参可直接调用的函数罢了。
private:void lockQueue() { pthread_mutex_lock(_mutex); }void unlockQueue() { pthread_mutex_unlock(_mutex); }bool haveTask() { return !_tq.empty(); }void waitForTask() { pthread_cond_wait(_cond, _mutex); }void singalThread() { pthread_cond_signal(_cond); }T pop(){T temp _tq.front();_tq.pop();return temp;}其中pop()函数设置为了私有因为线程池会自己开始处理任务所以不需要外部pop 2.5 插入任务
最后就只剩下任务的插入了插入一个任务后使用条件变量唤醒线程池中的一个线程来执行这个任务 //往线程池中给任务void push(const T in){lockQueue();_tq.push(in);//插入任务singalThread();//任务插入后唤醒一个线程来执行unlockQueue();}到这里线程池就大功告成了
3.测试
本次测试依旧使用了在线程博客中提到过的task.hpp完整代码详见我的gitee仓库
因为使用了线程池主执行流只需要来派发任务即可
#include threadpool.hpp
#include task.hpp
#include string
#include time.hint main()
{const string operators /*/%;ThreadPoolTask*tp ThreadPoolTask::getInstance();tp-start();srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid() ^ pthread_self());// 派发任务的线程while(1){int one rand()%50;int two rand()%10;char oper operators[rand()%operators.size()];cout [ pthread_self() ] 主线程派发计算任务: one oper two ? \n;Task t(one, two, oper);tp-push(t);sleep(1);}}此时线程池就会帮我们运行并将结果输出
[muxuebt-7274:~/git/linux/code/23-01-18 threadpool]$ ./test
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 14/8?
[140202973767424] 新线程完成计算任务: 14/81
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 43*2?
[140202965374720] 新线程完成计算任务: 43*286
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 10/9?
[140202956982016] 新线程完成计算任务: 10/91
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 25*9?
[140202948589312] 新线程完成计算任务: 25*9225
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 8/0?
div zero, abort
[140202940196608] 新线程完成计算任务: 8/0-1
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 38%1?
[140202973767424] 新线程完成计算任务: 38%10
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 23/7?
[140202965374720] 新线程完成计算任务: 23/73
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 4%4?
[140202956982016] 新线程完成计算任务: 4%40
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 44*8?
[140202948589312] 新线程完成计算任务: 44*8352
[140202992179008] 主线程派发计算任务: 4/2?3.1 修改轻量级进程的名字
Linux提供了一个有趣的接口可以允许我们修改轻量级进程的名字
没有修改的时候默认的名字都是该进程的可执行程序的名字
[muxuebt-7274:~/git/linux/code/23-01-18 threadpool]$ ps -aLPID LWP TTY TIME CMD6592 6592 pts/7 00:00:00 test6592 6593 pts/7 00:00:00 test6592 6594 pts/7 00:00:00 test6592 6595 pts/7 00:00:00 test6592 6596 pts/7 00:00:00 test6592 6597 pts/7 00:00:00 test6730 6730 pts/8 00:00:00 ps我们使用prctl接口修改名字这个接口的作用是对一个进程进行操作。
#include sys/prctl.h
int prctl(int option, unsigned long arg2, unsigned long arg3,unsigned long arg4, unsigned long arg5);其中修改线程名字的操作如下
prctl(PR_SET_NAME, handler);//修改线程名字为handler分别修改主执行流和线程池中线程的名字即可获得不一样的结果
[muxuebt-7274:~/git/linux/code/23-01-18 threadpool]$ ps -aLPID LWP TTY TIME CMD7793 7793 pts/7 00:00:00 master7793 7794 pts/7 00:00:00 handler7793 7795 pts/7 00:00:00 handler7793 7796 pts/7 00:00:00 handler7793 7797 pts/7 00:00:00 handler7793 7798 pts/7 00:00:00 handler7828 7828 pts/8 00:00:00 ps这样可以用于标识线程的属性还是有些用的
The end
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