【并发程序设计】10.线程池

10.线程池

通俗的讲就是一个线程的池子，可以循环的完成任务的一组线程集合

必要性：

我们平时创建一个线程，完成某一个任务，等待线程的退出。但当需要创建大量的线程时，假设T1为创建线程时间，T2为在线程任务执行时间，T3为线程销毁时间，当 T1+T3 > T2，这时候就不划算了，使用线程池可以降低频繁创建和销毁线程所带来的开销，任务处理时间比较短的时候这个好处非常显著。

线程池的基本结构：

任务队列，存储需要处理的任务，由工作线程来处理这些任务
线程池工作线程，它是任务队列任务的消费者，等待新任务的信号

线程池实现步骤

创建线程池的基本结构：

typedef struct Task;  //任务队列链表
typedef struct ThreadPool;  //线程池结构体

线程池的初始化：

pool_init()
{/*创建一个线程池结构*//*实现任务队列互斥锁和条件变量的初始化*//*创建n个工作线程*/
}

线程池添加任务：

pool_add_task
{/*判断是否有空闲的工作线程*//*给任务队列添加一个节点*//*给工作线程发送信号newtask*/
}

实现工作线程：

workThread
{while(1){/*等待newtask任务信号*//*从任务队列中删除节点*//*执行任务*/}
}

线程池的销毁

pool_destory
{/*删除任务队列链表所有节点，释放空间*//*删除所有的互斥锁条件变量*//*删除线程池，释放空间*/
}

示例

20个任务，4个工作线程

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>#define POOL_NUM 4//线程池内工作线程数量
/*1.基本结构*/
typedef struct Task//任务链表结构体
{void *(*func)(void *arg);//任务（函数指针）void *arg;//函数参数struct Task *next;//下一个任务节点
}Task;typedef struct ThreadPool//线程池结构体
{pthread_mutex_t taskLock;//任务互斥锁pthread_cond_t newTask;//条件变量pthread_t tid[POOL_NUM];//线程IDTask *queue_head;//任务链表头int busywork;//忙碌线程数
}ThreadPool;ThreadPool *pool;//线程池变量void *realwork(void *arg);
void pool_init();
void pool_add_task(int arg);
void *workThread(void *arg);
void pool_destory();/*2.初始化*/
void pool_init()//线程池初始化
{int i;pool = malloc(sizeof(ThreadPool));//申请空间pthread_mutex_init(&pool->taskLock,NULL);//互斥锁初始化pthread_cond_init(&pool->newTask,NULL);//条件变量初始化pool->queue_head = NULL;//任务链表头节点pool->busywork=0;//忙碌线程数//创建线程for(i=0;i<POOL_NUM;i++){pthread_create(&pool->tid[i],NULL,workThread,NULL);}
}/*3.添加任务*/
void *realwork(void *arg)//“任务”
{printf("work%d\n",(int)arg);
}
void pool_add_task(int arg)//添加任务节点
{Task *newTask;//定义新任务节点pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);//1上锁//等待任务链表空位while(pool->busywork>=POOL_NUM)//没有空闲线程{pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);//1解锁usleep(10000);//等待10mspthread_mutex_lock(&pool->taskLock);//2上锁}pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);//2解锁//创建新任务节点newTask = malloc(sizeof(Task));//新任务节点申请空间newTask->func =  realwork;//新任务节点的任务newTask->arg = (void *)arg;//新任务节点的参数//将新节点从链表尾部加入pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);//3上锁Task *member = pool->queue_head;if(member==NULL)//如果头节点为空pool->queue_head = newTask;else//如果头节点不为空{while(member->next!=NULL)//找到节点尾部{member=member->next;}member->next = newTask;//将新节点加入链表}pool->busywork++;pthread_cond_signal(&pool->newTask);//条件变量通知有资源pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);//3解锁
}/*4.实现工作线程*/
void *workThread(void *arg)//工作线程函数
{while(1){pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);//上锁pthread_cond_wait(&pool->newTask,&pool->taskLock);//等待新任务//从链表头部取出任务节点Task *ptask = pool->queue_head;pool->queue_head = pool->queue_head->next;pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);//解锁//执行任务ptask->func((void *)ptask->arg);//通过节点取出任务函数，执行//任务结束pool->busywork--;}
}
/*5.线程池销毁*/
void pool_destory()
{Task *head;while(pool->queue_head!=NULL){head = pool->queue_head;pool->queue_head = pool->queue_head->next;free(head);//释放节点空间}pthread_mutex_destroy(&pool->taskLock);//销毁互斥锁pthread_cond_destroy(&pool->newTask);//销毁条件变量free(pool);//释放线程池空间
}
int main()
{int i;//启动线程池pool_init();sleep(2);//添加任务for(i=1;i<=20;i++){pool_add_task(i);}sleep(2);pool_destory();
}