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线程池的概念
线程池的基本组成
实现方式
1. 定义任务
2. 创建线程池
3. 初始化和销毁线程池
4. 添加任务
注意事项 线程池的概念
线程池#xff08;Thread Pool#xff09;是一种基于池化技术设计用于管理线程的资源池。它预先创建并维护多个线程#xff0c;…目录
线程池的概念
线程池的基本组成
实现方式
1. 定义任务
2. 创建线程池
3. 初始化和销毁线程池
4. 添加任务
注意事项 线程池的概念
线程池Thread Pool是一种基于池化技术设计用于管理线程的资源池。它预先创建并维护多个线程这些线程等待执行新的任务。当有新任务到来时线程池会分配一个空闲的线程来执行该任务而不是为每个任务都创建一个新的线程。这样做的好处包括减少线程的创建和销毁的开销线程创建和销毁是昂贵的操作提高资源利用率以及更好地控制并发执行的线程数量避免过多的线程导致系统资源耗尽。
线程池的基本概念包括 核心线程数Core Threads线程池中始终保持活跃的线程数量。即使这些线程是空闲的它们也不会被销毁而是等待新的任务到来。 最大线程数Maximum Threads线程池中允许的最大线程数量。当任务队列满了且已运行的线程数小于最大线程数时线程池会创建新的线程来执行任务。 任务队列Work Queue用于存放待执行的任务。当所有核心线程都在忙时新来的任务会被添加到任务队列中等待。队列的实现可以是阻塞队列也可以是其他类型的队列。 线程工厂Thread Factory用于创建新线程的工厂允许自定义线程的创建过程比如设置线程的名称、优先级、守护状态等。 拒绝策略Rejected Execution Handler当任务队列已满且线程池中的线程数量已达到最大线程数时新来的任务无法被立即执行。此时需要有一种策略来处理这些任务比如直接抛出异常、放弃任务、尝试将任务放入一个等待队列中这个队列与任务队列不同它用于存放那些因为线程池容量限制而被拒绝的任务或者由调用者所在的线程来执行这个任务。 生命周期管理线程池需要能够管理自身的生命周期包括启动、运行和关闭。在关闭过程中线程池需要等待所有已提交的任务完成或者等待一定的时间后强制终止未完成的任务并释放所有占用的资源。 线程池的基本组成
一个基本的线程池通常包含以下几个部分
线程池管理器管理线程池包括创建和销毁线程、任务分配等。工作线程线程池中真正执行任务的线程。任务队列用于存放待处理的任务。任务接口每个任务需要实现的接口以便工作线程可以调用执行任务。
实现方式
在 Linux 下有多种方式可以实现线程池比如使用 POSIX 线程pthread库。下面提供一个简化的基于 pthread 的线程池实现思路
1. 定义任务
首先定义一个任务结构体和任务执行函数。
typedef struct task {
void (*func)(void *arg);
void *arg;
struct task *next;
} task_t; void task_execute(void *arg) {
task_t *task (task_t *)arg;
task-func(task-arg);
free(task);
} 2. 创建线程池
实现一个线程池管理器管理线程和任务队列。
#include pthread.h #include stdlib.h typedef struct { pthread_mutex_t lock; pthread_cond_t cond; pthread_t *threads; int num_threads; task_t *head; task_t *tail; int shutdown; } threadpool_t; void *thread_function(void *arg) { threadpool_t *pool (threadpool_t *)arg; while (1) { pthread_mutex_lock(pool-lock); // 等待任务 while (pool-head NULL !pool-shutdown) { pthread_cond_wait(pool-cond, pool-lock); } // 检查是否停止 if (pool-shutdown pool-head NULL) { pthread_mutex_unlock(pool-lock); break; } // 取出任务 task_t *task pool-head; pool-head task-next; if (pool-head NULL) { pool-tail NULL; } pthread_mutex_unlock(pool-lock); // 执行任务 if (task ! NULL) { task_execute(task); } } return NULL; } // 初始化线程池... // 添加任务到线程池... // 销毁线程池...
3. 初始化和销毁线程池
初始化线程池时你需要创建多个线程并初始化互斥锁和条件变量。销毁时需要设置关闭标志并唤醒所有等待的线程等待它们退出。
4. 添加任务
添加任务到线程池时需要加锁保护任务队列然后将任务添加到队列末尾并唤醒一个等待的线程如果有的话。
注意事项
同步和互斥线程池中的任务添加、任务执行等操作需要同步和互斥机制来确保数据的一致性和线程安全。任务队列任务队列可以基于链表、队列或其他数据结构实现具体取决于任务类型和执行方式。错误处理在实际应用中需要考虑各种错误情况如线程创建失败、任务执行出错等。
通过以上步骤你可以实现一个基本的线程池来管理和执行并发任务。当然实际应用中可能还需要考虑更多的细节和性能优化。
