Linux——进程通信（二）匿名管道的应用：进程池

前言

之前我们学习了进程通过匿名管道进行通信，实现了两个进程的数据传输。

如果我们管理的是很多个进程，通过管道发送指令，因为如果管道中没有数据，读端必须等待，也就是被管理的进程们都在等待我发送的指令，那么我们可以通过特定的通讯方式，对进程实施控制，也就是让进程根据传输的指令去完成相应的操作。

一、进程池概念

我们知道，系统资源的获取是有成本的，比如我们创建进程，需要花一定的时间去完成，比如现在我们有一些比较重要的任务需要处理，如果等待任务到来，再创建进程去处理任务，时间上会慢一点，如果我们提前将进程创建好，任务到来，我们直接对进程分派任务，这样就能节省时间，这些提前创建好并被管理的进程，有任务来就分派执行，我们可以称之为进程池。

打个比方，比如说你喝娃哈哈矿泉水，如果你感觉到口渴了，才去外面超市买娃哈哈矿泉水，这样成本是不是比较高，有点浪费时间，但是如果你提前在家里面放上一箱娃哈哈矿泉水，渴了就喝，顺手就拿的事情，效率就提高了，这也相当于把矿泉水进行池化了。

二、进程池实现

主要思路是先创建进程和信道，再发布任务，最后等待关闭父进程的写进程，让子进程read读到0，就退出子进程。最后父进程进行资源回收。

具体可以看代码注释，这里就不多BB了

ProcessPool.cpp

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <cassert>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include "Task.hpp"
using namespace std;#define NUM 5class channel
{
public:channel(string name, int fd, pid_t pid): _name(name), _fd(fd), _pid(pid){}public:string _name;int _fd;pid_t _pid;
};void Work()
{while (true){int code = 0;ssize_t n = read(0, &code, sizeof(code));if (n == sizeof(code)){if (!init.Check(code)){cout << "任务码不合法，执行失败" << endl;continue;}init.RunTask(code);}else if (n == 0)break;}
}void CreatProcess(vector<channel> &v)
{vector<int> vfd; // 存放父进程的写信道的fdfor (int i = 0; i < NUM; i++){// 创建管道int pipefd[2];int n = pipe(pipefd);assert(n == 0);// 创建进程pid_t id = fork();if (id < 0){perror("fork");exit(1);}// 构建信道else if (id == 0){// 子进程vfd.push_back(pipefd[1]);for (auto &fd : vfd) // 关闭子进程继承的写信道{close(fd);}dup2(pipefd[0], 0);Work();exit(0);}// 父进程close(pipefd[0]);v.push_back(channel(to_string(i + 1) + "号信道", pipefd[1], id));}
}void PrintChannel(const vector<channel> &v)
{for (auto &c : v){cout << c._name << "," << c._fd << "," << c._pid << endl;}
}void SendTask(const vector<channel> &v, bool flag, int num = 1)
{int pos = 0;while (true){int task = init.SelectTask(); // 选择任务pos %= v.size();              // 选择信道轮流执行任务channel c = v[pos++];cout<<"发送信息"<<init.ToDesc(task)<<"给"<<c._name<<"，pid是"<<c._pid<<endl;write(c._fd, &task, sizeof(task)); // 发送任务if (!flag){if (--num <= 0)break;}sleep(1);}sleep(1);cout << "发送任务完成" << endl;
}void WaitPorcess(vector<channel> v)
{for (auto &c : v){close(c._fd);pid_t rid = waitpid(c._fd, nullptr, 0);cout<<"等待子进程"<<c._pid<<"成功"<<endl;}
}int main()
{vector<channel> channels;// 创建进程和信道CreatProcess(channels);// PrintChannel(channels);  //打印测试// 发送任务const bool always_loop = true;SendTask(channels, !always_loop, 10);// 进程等待回收WaitPorcess(channels);return 0;
}

Task.hpp

#pragma once#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>using namespace std;typedef function<void()> task_t;void Download()
{cout << "我正在下载,"<< "pid:" << getpid() << endl;
}void Print()
{cout << "我正在打印,"<< "pid:" << getpid() << endl;
}void PlayVideo()
{cout << "我正在播放,"<< "pid:" << getpid() << endl;
}class Init
{
public:Init(){tasks.push_back(Download);tasks.push_back(Print);tasks.push_back(PlayVideo);srand(time(nullptr));}void RunTask(int code){tasks[code]();}string ToDesc(int code){switch (code){case 0:return "Download";case 1:return "Print";case 2:return "PlayVideo";default:return "Unkonw";}}bool Check(int code){return code >= 0 && code < tasks.size();}int SelectTask(){return rand() % tasks.size();}public:vector<task_t> tasks;// 任务码const int download_code = 0;const int print_code = 1;const int PlayVideo_code = 2;
};Init init;

运行结果如下。