基于C++11的线程池实现

线程池

线程池是对一组线程的管理，可以复用已有线程，并不会执行每次任务的时候新开线程，这在效率上和系统开支上都有极大的好处。以往线程池往往用在服务端开发上，目前随着移动端开发的兴起成熟，端上的复杂逻辑实现往往也需要用到线程池。拿Android开发举例，请求网络的基础框架往往会有一个线程池来管理请求和重用线程，加载图片的基础框架也往往需要用到线程池来管理忙于加载图片的工作线程。Android开发是基于Java语言的，Java语言提供了完备的线程池支持，看一段代码。

class NetworkService implements Runnable {
   private final ServerSocket serverSocket;
   private final ExecutorService pool;

   public NetworkService(int port, int poolSize)
       throws IOException {
     serverSocket = new ServerSocket(port);
     pool = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);
   }

   public void run() { // run the service
     try {
       for (;;) {
         pool.execute(new Handler(serverSocket.accept()));
       }
     } catch (IOException ex) {
       pool.shutdown();
     }
   }
 }

 class Handler implements Runnable {
   private final Socket socket;
   Handler(Socket socket) { this.socket = socket; }
   public void run() {
     // read and service request on socket
   }
 }

Java中的线程池提供了有限的几个对外接口，使用上十分方便。如今C++11标准赋予了C++语言同样的能力，下面结合之前几篇文章中介绍的C++11的新特性，提供一个基于C++11的线程池实现，使用起来同样如Java一样简单方便。直接看代码

C++11版本的线程池实现

#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
#include <deque>
#include <condition_variable>
#include <atomic>

namespace stdx
{
    class ThreadPool
    {
    private:
        std::size_t m_pool_size;
        std::size_t m_pool_size_max_growth;
        enum
        {
            DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT = 5,
            DEFAULT_THREAD_MAX_COUNT = 24,
            DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT_THRESHOLD = 128
        };
        std::vector<std::thread> m_threads;
        std::deque<std::function<void()> > m_threadfuncs;

        std::condition_variable m_cv;
        std::mutex m_mutex;

        std::atomic_int m_atmoic_working_couter;
        std::atomic_bool m_atmoic_quit_sign;

        std::atomic_bool m_atmoic_fifo_lifo;

        using LOCK = std::unique_lock<std::mutex>;

        void init()
        {
            for (int i = 0; i < m_pool_size; ++i)
            {
                pushback_thread();
            }
        }

        //should invoked in lockguard
        void pushback_thread()
        {
            m_threads.emplace_back([this]() -> void
                                   {
                                       while (!m_atmoic_quit_sign.load())
                                       {
                                           std::function<void()> fn;
                                           try
                                           {
                                               LOCK lock(m_mutex);
                                               m_cv.wait(lock,
                                                         [this]() -> bool
                                                         {
                                                             return !m_threadfuncs.empty() ||
                                                                    m_atmoic_quit_sign.load();
                                                         }
                                               );
                                               if (m_atmoic_quit_sign.load())
                                               {
                                                   break;
                                               }
                                               if (!m_threadfuncs.empty())
                                               {
                                                   if (m_atmoic_fifo_lifo.load())
                                                   {
                                                       fn = std::move(m_threadfuncs.front());
                                                       m_threadfuncs.pop_front();
                                                   }
                                                   else
                                                   {
                                                       fn = std::move(m_threadfuncs.back());
                                                       m_threadfuncs.pop_back();
                                                   }

                                               }
                                               lock.unlock();
                                               ++m_atmoic_working_couter;
                                               if (fn)
                                               {
                                                   fn();
                                               }
                                               --m_atmoic_working_couter;
                                           }
                                           catch (...)
                                           {
                                               std::cout << "catch exp:" << __LINE__ << std::endl;
                                           }

                                       }
                                   });
        }

        void uninit()
        {
            for (auto &thread : m_threads)
            {
                if (thread.joinable())
                {
                    thread.join();
                }
            }
            m_threads.clear();
        }

        //should invoked in lockguard
        bool has_idle()
        {
            return m_atmoic_working_couter.load() < m_threads.size();
        }

    public:
        ThreadPool() : ThreadPool(DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT, DEFAULT_THREAD_MAX_COUNT)
        {

        }

        ThreadPool(std::size_t count_begin, std::size_t count_max_growth) : m_pool_size(count_begin),
                                                                            m_pool_size_max_growth(count_max_growth),
                                                                            m_atmoic_working_couter(0),
                                                                            m_atmoic_quit_sign(false),
                                                                            m_atmoic_fifo_lifo(true)
        {
            if (m_pool_size > DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT_THRESHOLD)
            {
                m_pool_size = DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT_THRESHOLD;
            }
            if (m_pool_size_max_growth > DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT_THRESHOLD)
            {
                m_pool_size_max_growth = DEFAULT_THREAD_POOL_COUNT_THRESHOLD;
            }
            init();
        }

        ~ThreadPool()
        {
            quit();
            uninit();
        }

        ThreadPool(const ThreadPool &) = delete;

        ThreadPool(ThreadPool &&) = delete;

        void operator=(const ThreadPool &) = delete;

        void operator=(ThreadPool &&) = delete;
        ///////////////////////////////////////////////////////////////

        template<typename Fn, typename ...Params>
        void commit(Fn &&fn, Params &&... params)
        {
            try
            {
                LOCK lock(m_mutex);

                if (!has_idle() && m_threads.size() < m_pool_size_max_growth)
                {
                    pushback_thread();
                }

                m_threadfuncs.emplace_back(
                        std::bind(std::forward<Fn>(fn), std::forward<Params>(params)...)
                );
                m_cv.notify_one();
                lock.unlock();
            }
            catch (...)
            {
                std::cout << "catch exp:" << __LINE__ << std::endl;
            }
        }

        void quit()
        {
            m_atmoic_quit_sign.store(true);
            try
            {
                LOCK lock(m_mutex);
                m_cv.notify_all();
            }
            catch (...)
            {
                std::cout << "catch exp:" << __LINE__ << std::endl;
            }
        }

        std::size_t get_pending_count()
        {
            std::size_t count = 0;
            try
            {
                LOCK lock(m_mutex);
                count = m_threadfuncs.size();
            }
            catch (...)
            {
                std::cout << "catch exp:" << __LINE__ << std::endl;
            }

            return count;
        }

        std::size_t get_working_thread_count()
        {
            std::size_t count = 0;
            try
            {
                LOCK lock(m_mutex);
                count = m_threads.size();
            }
            catch (...)
            {
                std::cout << "catch exp:" << __LINE__ << std::endl;
            }

            return count;
        }

        int get_working_count()
        {
            return m_atmoic_working_couter.load();
        }

        void set_execute_fifo_lifo(bool b)
        {
            m_atmoic_fifo_lifo.store(b);
        }


    };
}

测试代码如下

class ThreadPoolTest
{
#define SLEEP(x) std::this_thread::sleep_for(x)
    using TIMESECONDS = std::chrono::seconds;
    using TIMEMILLI = std::chrono::milliseconds;
public:
    static void callback(std::string str, float f, const char *sztmp)
    {
        std::cout << "commit2:" << str << " " << f << sztmp << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
    }

    struct functor
    {
        void operator()()
        {
            std::cout << "commit3:" << "nothing" << std::endl;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
        }
    };

    template<typename CALLBACK>
    static void thread_callback(int a, CALLBACK fn)
    {
        std::cout << "commit 5:" << a << std::endl;
        fn();
    }

    static void execute()
    {
        stdx::ThreadPool thread_pool(1, 5);
//        thread_pool.set_execute_fifo_lifo(false);

        thread_pool.commit(
                [](int a, char b) -> int
                {
                    std::cout << "commit1:" << a << " " << b << std::endl;
                    SLEEP(TIMESECONDS(3));
                    return 12;
                },
                123,
                'c'
        );

        SLEEP(TIMEMILLI (10));

        thread_pool.commit(
                callback,
                std::string("456"),
                1.1f,
                "789"
        );

        thread_pool.commit(
                functor()
        );

        auto lambdacallback = []() -> void
        {
            std::cout << "thread rans end" << std::endl;
        };
        thread_pool.commit(thread_callback<decltype(lambdacallback)>,
                           999,
                           lambdacallback
        );

        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            thread_pool.commit(
                    [=]
                    {
                        std::cout << "commitn:" << i << std::endl;
                        if (i == 9)
                        {
                            SLEEP(TIMESECONDS(0));
                        }
                    }
            );
        }

        SLEEP(TIMESECONDS(1));

        std::cout << "idle?:" << thread_pool.has_idle() << std::endl;
        std::cout << "pending count:" << thread_pool.get_pending_count() << std::endl;

        SLEEP(TIMESECONDS(3));
        std::cout << "working count:" << thread_pool.get_working_count() << std::endl;

        SLEEP(TIMESECONDS(5));
    }
};

上面的代码在windows平台，mac平台，android平台均通过了测试，iOS平台没有进行测试但问题应该不大。ThreadPool类管理了若干线程和线程要执行的函数，线程执行函数是一个队列可以指定为先进先出和后进先出两种模式。测试代码中用了普通函数、functor、lambda作为传入参数对commit进行测试，依照个人使用习惯各种线程函数方式均支持，并且后续线程函数需要的参数可以任意。如果需要线程函数执行完后回调通知，则可以将回调函数作为参数传递给线程函数，上面的测试代码也包含了这种情况。

最后编辑于：2018.06.13 18:21:07

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序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
沈念sama阅读 45,334评论 1赞 310
护林员之死
正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...
茶点故事阅读 37,550评论 2赞 333
白月光启示录
正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
茶点故事阅读 39,727评论 1赞 348
活死人
序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
沈念sama阅读 35,428评论 5赞 343
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 41,022评论 3赞 326
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 31,672评论 0赞 22
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
开封第一讲书人阅读 32,826评论 1赞 269
情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 47,734评论 2赞 368
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
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基于C++11的线程池实现

线程池

C++11版本的线程池实现

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