【Linux】线程池（第十八篇）

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...