Linux 通用线程池的实现

发布时间：2022-12-15 12:49:50 所属栏目：Linux 来源：

导读：　　用百度搜索一下“Linux线程池”，很出现很多个结果，有的提供的源程序是可以使用的，但仔细分析后，发现其设计结构的并不太合理。线程池的设计有两个难点。1、在池中线程完成一个任务后自动阻塞，并等

　　用百度搜索一下“Linux线程池”，很出现很多个结果，有的提供的源程序是可以使用的，但仔细分析后，发现其设计结构的并不太合理。线程池的设计有两个难点。1、在池中线程完成一个任务后自动阻塞，并等待被唤醒。2、池中的空闲线程数会随着任务的多少而有一个动态的变化，如任务多而空闲线程过少时，程序会创建新的线程来补充；当任务少而空闲线程过多时，程序会取消一些空闲线程以节约系统资源。Linux系统的一个进程最多支持2024个线程。

　　一些网络服务器在单位时间内需要处理大量的连接请求，但服务的时间去很短。使用普通的方法，即接收一个服务请求，创建一个服务线程方法来提供服务，会浪费系统很多资源。因为线程的创建和销毁己经占用了大量的CPU。而使用线程池方法能够很好的解决这一问题。

　　线程池采用预创建技术，在应用程序启动后，立即创建一定数量的线程，并让这些线程处于阻塞状态，（即空闲线程）不消耗CPU，只占用较小的内存空间。当任务来临时，应用程序即唤醒一个空闲的线程，并处理此任务。当此线程处理完任务后，重新回到阻塞状态，并不退出。当系统比较空闲时，大部分线程处于空闲状态，线程池会自动销毁一些线程，回收系统资源。

　　下面一个线程池构架。不同于一些网友对线程池的设计，此构架更为简单。程序是根据一网络上现有程序修改的，链接地址：，有兴趣的话可以自己去看源代码，在这里不做过多介绍。

　　线程池共有两个类，WorkThread 和 ThreadPool。WorkThread是工作线程类，即线程池中线程所需执行的任务。当有一个新的WorkerThread对象到达时，即有一个处于阻塞状态的线程被唤醒。

　　class WorkerThread{

　　public:

　　intid;

　　unsigned virtual executeThis()

　　{

　　return 0;

　　}

　　WorkerThread(int id) : id(id) {}

　　virtual~WorkerThread(){}

　　}；

　　ThreadPool类负责对线程池进行管理，包括：创建新线程、线程间的同步、把新的任务加入到工作队列中、让池中的线程数动态的改变。其类声明如下：

　　class ThreadPool{

　　public:

　　ThreadPool();

　　ThreadPool(int maxThreadsTemp);

　　virtual~ThreadPool();

　　void destroyPool(int maxPollSecs);

　　bool assignWork(WorkerThread *worker);

　　boolfetchWork(WorkerThread **worker);

　　void initializeThreads();

　　static void*threadExecute(void *param);

　　static pthread_mutex_t mutexSync;

　　staticpthread_mutex_t mutexWorkCompletion;

　　protected:

　　staticvoidMoveToBusyList(pthread_tid);//moveand idle thread to busy thread

　　staticvoidMoveToIdleList(pthread_t id);

　　void CreateIdleThread(int num);

　　voidDeleteIdleThread(int num);

　　pthread_mutex_tm_VarMutex;//mutex for var

　　pthread_mutex_tmutexThreadList;

　　static pthread_mutex_t mutexBusyList;

　　staticpthread_mutex_t mutexIdleList;

　　private:

　　unsigned intm_InitNum;

　　unsigned int m_MaxNum;

　　unsigned intm_AvailLow;

　　unsigned intm_AvailHigh;

　　//unsignedint m_AvailNum;

　　sem_tavailableWork;

　　//sem_tavailableThreads;

　　vector<pthread_t>m_ThreadList;//ThreadList

　　staticvector<pthread_t>m_BusyList;//BusyList

　　staticvector<pthread_t>m_IdleList;//IdleList

　　vector<WorkerThread *>workerQueue;

　　//int topIndex;

　　//intbottomIndex;

　　intincompleteWork;//number of works be done

　　intqueueSize;//thesize of workQueue

　　};

　　在源程序上进行了适当的修改，使得池中的空闲线程数可以动态的变化。创建一个线程后，立即此线程的ID存入m_ThreadList 和 m_IdleList队列中，通过调用fetchWork函数将自己置于阻塞状态。当workerQueue中没有任务等待执行，fetchWork执行sem_wait()即处于阻塞状态。当有新的任务加入到workerQueue 中，availableWork 信号执行一次 sem_post操作，唤醒一个空闲线程。线程被唤醒后，其ID号被添加到 m_BusyList队列中，执行完任务后，ID号在 m_BusyList队列中被删除，再添加到 m_IdleList 队列中。

　　应用程序所创建的线程总数不能超过m_MaxNum，池中的线程总数不高于m_MaxNum时，空闲线程维持在 m_AvailLow之上线程池linux，同样，当空闲线程数高于m_AvailHigh时，程序会自动销毁一些线程，使空闲线程数目维持在一个合理的范围内。

　　调用的实现方法如下：

　　int main(int argc, char **argv)

　　{

　　ThreadPool* myPool = new ThreadPool(20);

　　myPool->initializeThreads();

　　//We will count time elapsed after initializeThreads()

　　time_tt1=time(NULL);

　　//Lets start bullying ThreadPool with tonnes of work !!!

　　for(unsignedint i=0;i<ITERATIONS;i ){

　　SampleWorkerThread* myThread = new SampleWorkerThread(i);

　　cout << "myThread["<< myThread->id<< "] = ["<< myThread<< "]"<< endl;

　　myPool->assignWork(myThread);

　　}

　　sleep(10);

　　for(unsigned int i=0;i<ITERATIONS;i ){

　　SampleWorkerThread* myThread = new SampleWorkerThread(i);

　　cout << "myThread["<< myThread->id<< "] = ["<< myThread<< "]"<< endl;

　　myPool->assignWork(myThread);

　　}

　　sleep(10);

　　myPool->destroyPool(2);

　　time_t t2=time(NULL);

　　cout<< t2-t1<< " seconds elapsed\n"<< endl;

　　deletemyPool;

　　return0;

　　}

　　通过这个测试程序，我们可以看到池中的线程数动态的变化。

　　ThreadPool的实现代码过长，受篇幅限制不便于发表，如有需要可以留言。

（编辑：我爱制作网_沈阳站长网）

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