dxy的耻辱柱
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怎样实现一个线程池

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摘要

本文主要整理了一下如何使用C++14编写一个属于自己的线程池。
详细代码位于 https://github.com/dxyinme/ezlib/tree/main/thread/threadpool

一些介绍

虽然现在协程在很多情况下已经成为了后台开发的一个主流选择，但是线程以及线程池在整个后台开发的流程中依然很常见。这里介绍一个简单的线程池的使用以及设计编写方法。

设计

任务

我们首先需要一个对任务的定义。一个线程池的作用就是为了并发的去执行一系列不相关的任务的。所以我们定义了如下任务

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class ThTask {
public:
  ThTask();
  ThTask(int task_id);
  void Done(); // 做完任务之后执行一下Done
  void Wait(); // Wait()直到任务做完
  virtual void TaskDo() = 0; // 具体任务
  ~ThTask() = default;

private:
  std::condition_variable cv_;
  std::mutex mtx_;
  bool is_done_;
  int task_id_;
};

对于具体的一个任务，我们只需要用一个新的Task类，继承ThTask，实现TaskDo这个函数就可以。而且我们可以利用condition_variable的特性，使得主线程在Wait的时候挂起，直到这个task结束的时候才被唤醒。

上述功能的实现方式如下：

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void ThTask::Wait() {
  std::unique_lock<std::mutex>_(mtx_); // 需要有一个互斥锁
  cv_.wait(_, [&]{ return is_done_; }); // 这里会在Wait函数被调用的线程被唤醒的时候做判断，如果lambda函数的结果是false，则继续挂起，否则结束
}

线程池

线程池可以被看成是若干个互不相关的线程，每个线程会定时去获取任务，这是使用触发式的任务启动。
具体实现方式建下面的代码。

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for (;;) {
  std::shared_ptr<ThTask> t_ptr;
  {
    std::unique_lock<std::mutex> _(q_mtx_);
    cv_.wait(_, [&] { return is_done_ || !task_queue_.empty();}); // 这里如果取不到任务就会直接阻塞，让其他线程先执行，直到下一次被唤醒。
    if (is_done_) {
      break;
    }
    t_ptr = task_queue_.front();
    task_queue_.pop();
  }
  t_ptr->SetBeginTime();
  t_ptr->TaskDo();
  t_ptr->Done();
  t_ptr->SetFinishTime();
}

同样的，只有在commit任务的时候才会触发线程池取任务。为了防止多个线程产生任务争强的情况，每次commit的时候只唤醒一个线程。

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void ThPool::Commit(std::shared_ptr<ThTask> task_ptr) {
  task_ptr->SetCommitTime();
  task_queue_.push(std::move(task_ptr));
  cv_.notify_one();
}

总结

这里是一个对线程池的简单介绍和一种实现，当然也有其他的实现方式，TODO学习中。