基于 C++11 的线程池 threadpool , 简洁且可以带任意多的参数

点击蓝字

43bebab01aca1d2ecbeee3ca2595e22e.png

关注我们

咳咳。C++11 加入了线程库,从此告别了标准库不支持并发的历史。然而 c++ 对于多线程的支持还是比较低级,稍微高级一点的用法都需要自己去实现,譬如线程池、信号量等。

线程池(thread pool)这个东西,在面试上多次被问到,一般的回答都是:“管理一个任务队列,一个线程队列,然后每次取一个任务分配给一个线程去做,循环往复。” 貌似没有问题吧。但是写起程序来的时候就出问题了。

废话不多说,先上实现,然后再啰嗦。(dont talk, show me ur code !)

代码实现

文末有GitHub 链接, 但是没人去看更新的, 现在更新下好了--- 2021/05/31

#pragma once
#ifndef THREAD_POOL_H
#define THREAD_POOL_H#include <vector>
#include <queue>
#include <atomic>
#include <future>
//#include <condition_variable>
//#include <thread>
//#include <functional>
#include <stdexcept>namespace std
{
//线程池最大容量,应尽量设小一点
#define  THREADPOOL_MAX_NUM 16
//#define  THREADPOOL_AUTO_GROW//线程池,可以提交变参函数或拉姆达表达式的匿名函数执行,可以获取执行返回值
//不直接支持类成员函数, 支持类静态成员函数或全局函数,Opteron()函数等
class threadpool
{using Task = function<void()>;    //定义类型vector<thread> _pool;     //线程池queue<Task> _tasks;            //任务队列mutex _lock;                   //同步condition_variable _task_cv;   //条件阻塞atomic<bool> _run{ true };     //线程池是否执行atomic<int>  _idlThrNum{ 0 };  //空闲线程数量public:inline threadpool(unsigned short size = 4) { addThread(size); }inline ~threadpool(){_run=false;_task_cv.notify_all(); // 唤醒所有线程执行for (thread& thread : _pool) {//thread.detach(); // 让线程“自生自灭”if(thread.joinable())thread.join(); // 等待任务结束, 前提:线程一定会执行完}}public:// 提交一个任务// 调用.get()获取返回值会等待任务执行完,获取返回值// 有两种方法可以实现调用类成员,// 一种是使用   bind:.commit(std::bind(&Dog::sayHello, &dog));// 一种是用   mem_fn:.commit(std::mem_fn(&Dog::sayHello), this)template<class F, class... Args>auto commit(F&& f, Args&&... args) ->future<decltype(f(args...))>{if (!_run)    // stoped ??throw runtime_error("commit on ThreadPool is stopped.");using RetType = decltype(f(args...)); // typename std::result_of<F(Args...)>::type, 函数 f 的返回值类型auto task = make_shared<packaged_task<RetType()>>(bind(forward<F>(f), forward<Args>(args)...)); // 把函数入口及参数,打包(绑定)future<RetType> future = task->get_future();{    // 添加任务到队列lock_guard<mutex> lock{ _lock };//对当前块的语句加锁  lock_guard 是 mutex 的 stack 封装类,构造的时候 lock(),析构的时候 unlock()_tasks.emplace([task](){ // push(Task{...}) 放到队列后面(*task)();});}
#ifdef THREADPOOL_AUTO_GROWif (_idlThrNum < 1 && _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM)addThread(1);
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW_task_cv.notify_one(); // 唤醒一个线程执行return future;}//空闲线程数量int idlCount() { return _idlThrNum; }//线程数量int thrCount() { return _pool.size(); }
#ifndef THREADPOOL_AUTO_GROW
private:
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW//添加指定数量的线程void addThread(unsigned short size){for (; _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM && size > 0; --size){   //增加线程数量,但不超过 预定义数量 THREADPOOL_MAX_NUM_pool.emplace_back( [this]{ //工作线程函数while (_run){Task task; // 获取一个待执行的 task{// unique_lock 相比 lock_guard 的好处是:可以随时 unlock() 和 lock()unique_lock<mutex> lock{ _lock };_task_cv.wait(lock, [this]{return !_run || !_tasks.empty();}); // wait 直到有 taskif (!_run && _tasks.empty())return;task = move(_tasks.front()); // 按先进先出从队列取一个 task_tasks.pop();}_idlThrNum--;task();//执行任务_idlThrNum++;}});_idlThrNum++;}}
};}#endif  //https://github.com/lzpong/

代码不多吧,上百行代码就完成了 线程池, 并且, 看看 commit,  哈,  不是固定参数的, 无参数数量限制!  这得益于可变参数模板.

怎么使用?

#include "threadpool.h"
#include <iostream>void fun1(int slp)
{printf("  hello, fun1 !  %d\n" ,std::this_thread::get_id());if (slp>0) {printf(" ======= fun1 sleep %d  =========  %d\n",slp, std::this_thread::get_id());std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(slp));}
}struct gfun {int operator()(int n) {printf("%d  hello, gfun !  %d\n" ,n, std::this_thread::get_id() );return 42;}
};class A {
public:static int Afun(int n = 0) {   //函数必须是 static 的才能直接使用线程池std::cout << n << "  hello, Afun !  " << std::this_thread::get_id() << std::endl;return n;}static std::string Bfun(int n, std::string str, char c) {std::cout << n << "  hello, Bfun !  "<< str.c_str() <<"  " << (int)c <<"  " << std::this_thread::get_id() << std::endl;return str;}
};int main()try {std::threadpool executor{ 50 };A a;std::future<void> ff = executor.commit(fun1,0);std::future<int> fg = executor.commit(gfun{},0);std::future<int> gg = executor.commit(a.Afun, 9999); //IDE提示错误,但可以编译运行std::future<std::string> gh = executor.commit(A::Bfun, 9998,"mult args", 123);std::future<std::string> fh = executor.commit([]()->std::string { std::cout << "hello, fh !  " << std::this_thread::get_id() << std::endl; return "hello,fh ret !"; });std::cout << " =======  sleep ========= " << std::this_thread::get_id() << std::endl;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::microseconds(900));for (int i = 0; i < 50; i++) {executor.commit(fun1,i*100 );}std::cout << " =======  commit all ========= " << std::this_thread::get_id()<< " idlsize="<<executor.idlCount() << std::endl;std::cout << " =======  sleep ========= " << std::this_thread::get_id() << std::endl;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));ff.get(); //调用.get()获取返回值会等待线程执行完,获取返回值std::cout << fg.get() << "  " << fh.get().c_str()<< "  " << std::this_thread::get_id() << std::endl;std::cout << " =======  sleep ========= " << std::this_thread::get_id() << std::endl;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));std::cout << " =======  fun1,55 ========= " << std::this_thread::get_id() << std::endl;executor.commit(fun1,55).get();    //调用.get()获取返回值会等待线程执行完std::cout << "end... " << std::this_thread::get_id() << std::endl;std::threadpool pool(4);std::vector< std::future<int> > results;for (int i = 0; i < 8; ++i) {results.emplace_back(pool.commit([i] {std::cout << "hello " << i << std::endl;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));std::cout << "world " << i << std::endl;return i*i;}));}std::cout << " =======  commit all2 ========= " << std::this_thread::get_id() << std::endl;for (auto && result : results)std::cout << result.get() << ' ';std::cout << std::endl;return 0;}
catch (std::exception& e) {std::cout << "some unhappy happened...  " << std::this_thread::get_id() << e.what() << std::endl;
}

为了避嫌,先进行一下版权说明:代码是 me “写”的,但是思路来自 Internet, 特别是这个线程池实现(基本 copy 了这个实现,加上这位同学的实现和解释,好东西值得 copy ! 然后综合更改了下,更加简洁)。

实现原理

接着前面的废话说。“管理一个任务队列,一个线程队列,然后每次取一个任务分配给一个线程去做,循环往复。” 这个思路有神马问题?

线程池一般要复用线程,所以如果是取一个 task 分配给某一个 thread,执行完之后再重新分配,在语言层面基本都是不支持的:一般语言的 thread 都是执行一个固定的 task 函数,执行完毕线程也就结束了(至少 c++ 是这样)

so 要如何实现 task 和 thread 的分配呢?让每一个 thread 都去执行调度函数:循环获取一个 task,然后执行之。idea 是不是很赞!保证了 thread 函数的唯一性,而且复用线程执行 task 。

即使理解了 idea,代码还是需要详细解释一下的。

  • 一个线程 pool,一个任务队列 queue ,应该没有意见;

  • 任务队列是典型的生产者-消费者模型,本模型至少需要两个工具:一个 mutex + 一个条件变量,或是一个 mutex + 一个信号量。mutex 实际上就是锁,保证任务的添加和移除(获取)的互斥性,一个条件变量是保证获取 task 的同步性:一个 empty 的队列,线程应该等待(阻塞);

  • atomic<bool> 本身是原子类型,从名字上就懂:它们的操作 load()/store() 是原子操作,所以不需要再加 mutex。

c++语言细节

即使懂原理也不代表能写出程序,上面用了众多c++11的“奇技淫巧”,下面简单描述之。

  • using Task = function<void()> 是类型别名,简化了 typedef 的用法。function<void()> 可以认为是一个函数类型,接受任意原型是 void() 的函数,或是函数对象,或是匿名函数。void() 意思是不带参数,没有返回值。

  • pool.emplace_back([this]{...}) 和 pool.push_back([this]{...}) 功能一样,只不过前者性能会更好;

  • pool.emplace_back([this]{...}) 是构造了一个线程对象,执行函数是拉姆达匿名函数 ;

  • 所有对象的初始化方式均采用了 {},而不再使用 () 方式,因为风格不够一致且容易出错;

  • 匿名函数:[this]{...} 不多说。[] 是捕捉器,this 是引用域外的变量 this指针, 内部使用死循环, 由cv_task.wait(lock,[this]{...}) 来阻塞线程;

  • delctype(expr) 用来推断 expr 的类型,和 auto 是类似的,相当于类型占位符,占据一个类型的位置;auto f(A a, B b) -> decltype(a+b) 是一种用法,不能写作 decltype(a+b) f(A a, B b),为啥?!c++ 就是这么规定的!

  • commit 方法是不是略奇葩!可以带任意多的参数,第一个参数是 f,后面依次是函数 f 的参数!(注意:参数要传struct/class的话,建议用pointer,小心变量的作用域) 可变参数模板是 c++11 的一大亮点,够亮!至于为什么是 Arg... 和 arg... ,因为规定就是这么用的!

  • commit 直接使用只能调用stdcall函数,但有两种方法可以实现调用类成员,一种是使用   bind:.commit(std::bind(&Dog::sayHello, &dog));一种是用 mem_fn:.commit(std::mem_fn(&Dog::sayHello), &dog);

  • make_shared 用来构造 shared_ptr 智能指针。用法大体是 shared_ptr<int> p = make_shared<int>(4) 然后 *p == 4 。智能指针的好处就是, 自动 delete !

  • bind 函数,接受函数 f 和部分参数,返回currying后的匿名函数,譬如 bind(add, 4) 可以实现类似 add4 的函数!

  • forward() 函数,类似于 move() 函数,后者是将参数右值化,前者是... 肿么说呢?大概意思就是:不改变最初传入的类型的引用类型(左值还是左值,右值还是右值);

  • packaged_task 就是任务函数的封装类,通过 get_future 获取 future , 然后通过 future 可以获取函数的返回值(future.get());packaged_task 本身可以像函数一样调用 () ;

  • queue 是队列类, front() 获取头部元素, pop() 移除头部元素;back() 获取尾部元素,push() 尾部添加元素;

  • lock_guard 是 mutex 的 stack 封装类,构造的时候 lock(),析构的时候 unlock(),是 c++ RAII 的 idea;

  • condition_variable cv; 条件变量, 需要配合 unique_lock 使用;unique_lock 相比 lock_guard 的好处是:可以随时 unlock() 和 lock()。cv.wait() 之前需要持有 mutex,wait 本身会 unlock() mutex,如果条件满足则会重新持有 mutex。

  • 最后线程池析构的时候,join() 可以等待任务都执行完在结束,很安全!

*声明:本文于网络整理,版权归原作者所有,如来源信息有误或侵犯权益,请联系我们删除或授权事宜。

43828c2671997064a8fef60c0c464fc4.png

fd768fbb20b5a7263fef245730d4c538.gif

戳“阅读原文”我们一起进步

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/337684.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

c# 字典排序_Python零基础入门之列表与字典

本篇内容需结合源码&#xff0c;获取方法看末尾数据结构数据结构就是指从计算机存储、组织数据的结构列表(List) 元组(Tuple)字典(Dictionary)集合(Set)列表(List)列表中的数据按顺序排列列表有正序与倒序两种索引列表可存储任意类型数据&#xff0c;且允许重复创建列表变量名 …

jaxb xsd生成xml_使用JAXB和Jackson从XSD生成JSON模式

jaxb xsd生成xml在本文中&#xff0c;我演示了一种从XML Schema &#xff08;XSD&#xff09;生成JSON Schema的 方法 。 在概述从XML Schema创建JSON Schema的方法的同时&#xff0c;本文还演示了JAXB实现的使用&#xff08;与JDK 9捆绑在一起的xjc版本2.2.12-b150331.1824 [b…

C语言中结构体struct的用法

点击蓝字关注我们定义结构体变量下面举一个例子来说明怎样定义结构体变量。struct string { char name[8]; int age; char sex[2]; char depart[20]; float wage1, wage2, wage3, wage4, wage5; }person;这个例子定义了一个结构名为string的结构体变量person。还可以省略变量名…

html全屏漂浮,jquery全屏漂浮广告插件,可点击关闭(原创)

jquery全屏漂浮广告插件 兼容主流浏览器 实现简单 调用简单 在线预览 源码下载jquery全屏漂浮广告插件 兼容主流浏览器 实现非常简单说明&#xff1a;jquery在1.9开始不支持.live()方法的写法而改用.on()&#xff0c;见http://jquery.com/upgrade-guide/1.9/#live-removed.该插…

C++ 面试考点(二)

点击蓝字关注我们11、extern 用法&#xff1f;extern 修饰变量的声明如果文件a.c 需要引用b.c 中变量int v&#xff0c;就可以在a.c 中声明extern int v&#xff0c;然后就可以引用变量v。extern 修饰函数的声明如果文件a.c 需要引用b.c 中的函数&#xff0c;比如在b.c 中原型是…

内存不能为read进不去桌面_四级报名进不去怎么办

英语四级报名进不去怎么办?这里提供有两种方法&#xff0c;一种是重复刷新&#xff0c;直到页面出现;另外一种就是错峰报名&#xff0c;叉开登录高峰期。很多考生在报名的时候遇到困难&#xff0c;最多的就是报名页面进不去&#xff0c;这个时候有一些考生就会产生疑惑&#x…

C语言线程库的使用,这篇值得收藏!

点击蓝字关注我们1. 线程概述线程是轻量级的进程&#xff08;LWP&#xff1a;light weight process&#xff09;&#xff0c;在 Linux 环境下线程的本质仍是进程。在计算机上运行的程序是一组指令及指令参数的组合&#xff0c;指令按照既定的逻辑控制计算机运行。操作系统会以进…

alexeyab darknet 编译_【目标检测实战】Darknet—yolov3模型训练(VOC数据集)

原文发表在&#xff1a;语雀文档0.前言本文为Darknet框架下&#xff0c;利用官方VOC数据集的yolov3模型训练&#xff0c;训练环境为&#xff1a;Ubuntu18.04下的GPU训练&#xff0c;cuda版本10.0&#xff1b;cudnn版本7.6.5。经过一晚上的训练&#xff0c;模型20个类别的mAP达到…

html字符串转svg,【SVG】如何操作SVG Text

上周我们学习了如何使用元素创建SVG文本。在实例中我们设置了x和y坐标来定位文本&#xff0c;也尝试了给SVG文本中的每个字符定位。关于元素还有很多内容。在处理SVG文本时&#xff0c;不要局限于x和y属性。元素还有几个可以添加的属性&#xff0c;现在我们开始讨论吧。dx和dy属…

C++ 面试考点(三)

点击蓝字关注我们21、构造函数和析构函数可以调用虚函数吗&#xff0c;为什么在C中&#xff0c;提倡不在构造函数和析构函数中调用虚函数&#xff1b;在构造函数和析构函数调用的所有函数(包括虚函数)都是编译时确定的, 虚函数将运行该类中的版本.因为父类对象会在子类之前进行…

用终端访问路由器设置端口开发_serial for mac(终端管理软件)v2.0.3

原标题&#xff1a;serial for mac(终端管理软件)v2.0.3serial for mac是应用在Mac上的一款终端管理软件&#xff0c;可以帮助您连接和控制串行设备&#xff0c;如服务器&#xff0c;路由器或调制解调器等网络设备&#xff0c;PBX系统等。好消息是Serial为大多数串行设备提供了…

大神级的C++性能优化,你能看懂吗?

点击蓝字关注我们一、前言性能优化不管是从方法论还是从实践上都有很多东西&#xff0c;文章会从C语言本身入手&#xff0c;介绍一些性能优化的方法&#xff0c;希望能做到简洁实用。二、实例1在开始本文的内容之前&#xff0c;让我们看段小程序&#xff1a;// 获取一个整数对应…

钢笔墨水能否代替打印机墨水_LAMY钢笔应该如何选择墨水?

其实墨水世面上基本是有两种&#xff1a;碳素墨水和非碳素。碳素墨水相对比较堵笔&#xff0c;碳素墨水对钢笔本身腐蚀性不大&#xff0c;腐蚀性大的那是染料/颜料墨水。碳素墨水写字非常容易有笔锋&#xff0c;而非碳素墨水就显得略微柔和了。有人说&#xff0c;字写得好的人用…

html ctf查找,Web CTF 解题思路总结—南京邮电大学攻防平台writeup

1、直接查看源代码例&#xff1a;签到题(50)2、PHP的特性(1)MD5 碰撞例&#xff1a;md5 collision(50)md5碰撞&#xff1a;MD5摘要算法可以从多个字节组成的串中计算出由32个字节构成的“特征串”&#xff0c;对于超过32字节的串来说&#xff0c;MD5计算得出的值必然是其一个子…

java 1.8新增功能_睡觉时:新增的Java 8新增功能

java 1.8新增功能自Java 8推出以来&#xff0c;最有趣的功能是什么&#xff1f; Java 8最近庆祝了它的第一个生日&#xff0c;其主要版本已经在一年多以前了。 这当然值得庆祝。 自从最初的Java 8版本问世以来&#xff0c;已经发布了六个更新。 这些更新中的某些元素是次要的…

C++ 为什么不加入垃圾回收机制

点击蓝字关注我们Java的爱好者们经常批评C中没有提供与Java类似的垃圾回收(Gabage Collector)机制(这很正常&#xff0c;正如C的爱好者有时也攻击Java没有这个没有那个&#xff0c;或者这个不行那个不够好)&#xff0c;导致C中对动态存储的官吏称为程序员的噩梦&#xff0c;不是…

c++ 共享内存_Python3.8多进程之共享内存

最近发了个宏愿想写一个做企业金融研究的Python框架。拖出Python一看已经更新到了3.8&#xff0c;于是就发现了Python 3.8里新出现的模块&#xff1a;multiprocessing.shared_memory。随手写了个测试。生成一个240MB大小的pandas.DataFrame&#xff0c;然后转换成numpy.recarra…

计算机主机箱外部介绍图,电脑的主机结构是怎样的 电脑主机结构图【图文】...

在电脑已经普及的今天&#xff0c;基本上每家每户都有电脑了&#xff0c;大家用它来看电影&#xff0c;搜索资料啊&#xff0c;上网啊等等。在我们日常的娱乐方式中&#xff0c;电脑也是我们的娱乐项目之一&#xff0c;至少还是好多人用它看电影和追剧的。但是机器会有故障的时…

C 语言各数据类型的内存映像

点击蓝字关注我们C语言各种数据类型的内存映像&#xff08;32位平台&#xff09;&#xff1a;0 signed char#include <stdio.h> int main() {char min 1<<7;char max (1<<7)-1;for(int imin;i<max;i)if(i<0)printf("%.2X ",(unsigned char…

用java编写一个图书管理系统_手把手教你编写第一个java程序

安装完jdk后我们就可以试着编写第一个java程序了&#xff0c;让我们一起来试试吧&#xff01;第一步点击开始——所有程序——附件——记事本&#xff0c;新建记事本&#xff0c;输入以下代码&#xff1a;class HelloWorld { public static void main(String args[]) { System.…