线程池的概念

什么是线程池

顾名思义，线程池就是一个有很多空闲线程的池子（线程的数量受到限制），需要用到多执行流进行任务处理时，就从池子中唤醒一个线程去处理任务

线程池的优点

避免大量线程频繁创建和销毁带来的时间成本
：如果在一开始即创建好线程，要用的时候直接从线程池中取出，用完再放回，这样就大大减少了创建与销毁带来的时间成本
避免无限制的线程创建导致资源耗尽
：线程池限制了线程的数量，这样就保证了不会因为线程创建过多导致资源耗竭，程序崩溃的情况

线程池的应用场景

有大量的数据处理请求，需要多执行流并发/并行处理

线程池的实现

实现思路

首先线程池的核心，就是大量的线程和一个任务缓冲队列。在线程池创建时就提前创建好一定数量的线程，如果有任务到来则将任务放入缓冲队列中，此时唤醒线程池中的线程取出任务进行处理，如果线程池没有空闲线程，则阻塞任务，直到有线程处理完任务回归线程池中。同时，因为不同任务有不同的处理方法，所以要开放接口给外界，处理的数据和方法由外界自己定，线程池只负责调用对应的任务处理方法进行处理，不关心其中的内容。这样就更具有灵活性。

代码实现

下面就来实现一个线程池，具体的细节都有注释

#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<cstdlib>
#include<queue>//类型重命名,将处理的方法定义为一个函数指针
typedef void (*handler_t)(int);const size_t MAX_SIZE = 10;//任务
class ThreadTask
{public://设置需要处理的数据与对应的处理方法void SetTask(int data, handler_t handler){_data = data;_handler = handler;}//处理数据void Run(){_handler(_data);}private:int _data;handler_t _handler;
};//线程池
class ThreadPool
{public:ThreadPool(size_t capacity = MAX_SIZE) : _capacity(capacity){pthread_cond_init(&_cond, NULL);pthread_mutex_init(&_mutex, NULL);//线程池提前创建线程for(size_t i = 0; i < _capacity; i++){pthread_t pid;int ret = pthread_create(&pid, NULL, start_routine, this);if(ret){std::cout << "线程创建失败" << std::endl;exit(-1);}}}~ThreadPool(){pthread_cond_destroy(&_cond);pthread_mutex_destroy(&_mutex);}void Push(ThreadTask& Task){//互斥锁保证线程安全pthread_mutex_lock(&_mutex);//将任务放入队列中_queue.push(Task);pthread_mutex_unlock(&_mutex);//唤醒线程池全部线程，谁抢到谁就来处理这个任务pthread_cond_broadcast(&_cond);}//入口函数的参数只能有一个void*,所以需要写为static函数来去掉隐含的this指针static void* start_routine(void *arg){//将void*强转为需要的类型ThreadPool* pool = (ThreadPool*)arg;while(1){pthread_mutex_lock(&pool->_mutex);   //如果任务队列为空则使线程循环等待while(pool->_queue.empty()){pthread_cond_wait(&pool->_cond, &pool->_mutex);}ThreadTask Task;//将任务出队进行处理Task = pool->_queue.front();pool->_queue.pop();pthread_mutex_unlock(&pool->_mutex);//解锁后再处理，因为加锁只是保证队列操作的安全性Task.Run();}return NULL;}private://互斥锁保证线程安全，条件变量保证任务的提交与处理同步pthread_cond_t _cond;pthread_mutex_t _mutex;size_t _capacity;std::queue<ThreadTask> _queue;
};

下面写一个函数来测试一下

#include "ThreadPool.hpp"
#include<unistd.h>void handler1(int data)
{std::cout << "线程ID:"<< pthread_self() <<" 处理奇数数据:" << data << std::endl;sleep(1);
}void handler2(int data)
{std::cout << "线程ID:"<< pthread_self() <<" 处理偶数数据:" << data << std::endl;sleep(1);
}int main()
{ThreadPool pool;for(int i = 0; i < 10; i++){ThreadTask task;//分别处理奇数和偶数if(i & 1){task.SetTask(i, handler1);}else{task.SetTask(i, handler2);    }//任务放入队列中pool.Push(task);}//休眠一段时间防止结束后主线程退出sleep(100);return 0;
}

使用两种不同的处理方法来分别处理0-9的奇偶数

运行截图

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