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LinuxC線程池的具體實現(xiàn)方法
什么時候需要創(chuàng)建線程池呢？簡單的說，如果一個應用需要頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程，而任務執(zhí)行的時間又非常短，這樣線程創(chuàng)建和銷毀的帶來的開銷就不容忽視，這時也是線程池該出場的機會了，下面為大家分享一下Linux C線程池的具體實現(xiàn)方法。
多線程編程，創(chuàng)建一個線程，指定去完成某一個任務，等待線程的退出。雖然能夠滿足編程需求，但是當我們需要創(chuàng)建大量的線程的時候，在創(chuàng)建過程以及銷毀線程的過程中可能會消耗大量的CPU.增加很大開銷。如：文件夾的copy、WEB服務器的響應。
線程池就是用來解決類似于這樣的一個問題的，可以降低頻繁地創(chuàng)建和銷毀線程所帶來地開銷。
線程池技術思路：一般采用預創(chuàng)建線程技術，也就是提前把需要用線程先創(chuàng)建一定數(shù)目。這些線程提前創(chuàng)建好了之后，“任務隊列”里面假設沒有任務，那么就讓這些線程休眠，一旦有任務，就喚醒線程去執(zhí)行任務，任務執(zhí)行完了，也不需要去銷毀線程，直到當你想退出或者是關機時，這個時候，那么你調(diào)用銷毀線程池地函數(shù)去銷毀線程。
線程完成任務之后不會銷毀，而是自動地執(zhí)行下一個任務。而且，當任務有很多，你可以有函數(shù)接口去增加線程數(shù)量，當任務較少時，你可以有函數(shù)接口去銷毀部分線程。
如果，創(chuàng)建和銷毀線程的時間對比執(zhí)行任務的時間可以忽略不計，那么我們在這種情況下面也就沒有必要用線程池。
“任務隊列”是一個共享資源“互斥訪問”
簡述Linux C下線程池的使用簡述Linux C下線程池的使用
線程池本質(zhì)上也是一個數(shù)據(jù)結構，需要一個結構體去描述它：
struct pthread_pool //線程池的實現(xiàn)
{
//一般會有如下成員
//互斥鎖，用來保護這個“任務隊列”
pthread_mutex_t lock; //互斥鎖
//線程條件變量 表示“任務隊列”是否有任務
pthread_cond_t cond; //條件變量
bool shutdown; //表示是否退出程序 bool：類型 false / true
//任務隊列(鏈表)，指向第一個需要指向的任務
//所有的線程都從任務鏈表中獲取任務 "共享資源"
struct task * task_list;
//線程池中有多個線程，每一個線程都有tid, 需要一個數(shù)組去保存tid
pthread_t * tids; //malloc()
//線程池中正在服役的線程數(shù)，當前線程個數(shù)
unsigned int active_threads;
//線程池任務隊列最大的任務數(shù)量
unsigned int max_waiting_tasks;
//線程池任務隊列上當前有多少個任務
unsigned int cur_waiting_tasks;
//......
};
//任務隊列(鏈表)上面的任務結點，只要能夠描述好一個任務就可以了，
//線程會不斷地任務隊列取任務
struct task //任務結點
{
// 1. 任務結點表示的任務，“函數(shù)指針”指向任務要執(zhí)行的函數(shù)(cp_file)
void*(* do_task)(void * arg);
//2. 指針，指向任務指向函數(shù)的參數(shù)(文件描述符)
void * arg;
//3. 任務結點類型的指針，指向下一個任務
struct task * next;
};
線程池框架代碼如下，功能自填：
操作線程池所需要的函數(shù)接口：pthread_pool.c 、pthread_pool.h
把“線程池”想象成一個外包公司，你需要去完成的就是操作線程池所提供的函數(shù)接口。
pthread_pool.c
#include "pthread_pool.h"
/*
init_pool: 線程池初始化函數(shù)，初始化指定的線程池中有thread_num個初始線程
@pool：指針，指向您要初始化的那個線程池
@threa_num: 您要初始化的線程池中開始的線程數(shù)量
返回值：
成功 0
失敗 -1
*/
int init_pool(pthread_pool * pool , unsigned int threa_num)
{
//初始化線程池的結構體
//初始化線程互斥鎖
pthread_mutex_init(&pool->lock, NULL);
//初始化線程條件變量
pthread_cond_init(&pool->cond, NULL);
pool->shutdown = false ;// 不退出
pool->task_list = (struct task*)malloc(sizeof(struct task));
pool->tids = (pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t) * MAX_ACTIVE_THREADS);
if(pool->task_list == NULL || pool->tids == NULL)
{
perror("malloc memery error");
return -1;
}
pool->task_list->next = NULL;
//線程池中一開始初始化多少個線程來服役
pool->active_threads = threa_num;
//表示線程池中最多有多少個任務
pool->max_waiting_tasks = MAX_WAITING_TASKS;
//線程池中任務隊列當前的任務數(shù)量
pool->cur_waiting_tasks = 0;
//創(chuàng)建thread_num個線程，并且讓線程去執(zhí)行任務調(diào)配函數(shù)，
//記錄所有線程的tid
int i = 0;
for(i = 0; i tids)[i], NULL, routine, (void*)pool);
if(ret != 0)
{
perror("create thread error");
return -1;
}
printf("[%lu]:[%s] ===> tids[%d]:[%lu]",pthread_self(),
__FUNCTION__, i , pool->tids[i]);
}
return 0;
}
/*
routine: 任務調(diào)配函數(shù)。
所有線程開始都執(zhí)行此函數(shù)，此函數(shù)會不斷的從線程池的任務隊列
中取下任務結點，去執(zhí)行。
任務結點中包含“函數(shù)指針” h "函數(shù)參數(shù)"
*/
void * routine(void * arg)
{
//arg表示你的線程池的指針
while()
{
//獲取線程互斥鎖，lock
//當線程池沒有結束的時候，不斷地從線程池的任務隊列取下結點
//去執(zhí)行。
//釋放線程互斥鎖，unlock
//釋放任務結點
}
}
/*
destroy_pool: 銷毀線程池，銷毀前要保證所有的任務已經(jīng)完成
*/
int destroy_pool(pthread_pool * pool)
{
//釋放所有空間 等待任務執(zhí)行完畢(join)。
//喚醒所有線程
//利用join函數(shù)回收每一個線程資源。
}
/*
add_task：給任務隊列增加任務， 把do_task指向的任務(函數(shù)指針)和
arg指向的參數(shù)保存到一個任務結點，添加到pool任務隊列中。
@pool : 您要添加任務的線程池
@do_task ： 您需要添加的任務(cp_file)
@arg： 您要執(zhí)行的任務的參數(shù)(文件描述符)
*/
int add_task(pthread_pool *pool,void*(* do_task)(void * arg), void*arg)
{
//把第二個參數(shù)和第三個參數(shù)封裝成struct task
//再把它添加到 pool->task 任務隊列中去
//注意任務隊列是一個共享資源
//假如任務后要喚醒等待的線程。
}
//如果任務多的時候，往線程池中添加線程 pthread_create
int add_threads(pthread_pool * pool, unsigned int num);
{
//新創(chuàng)建num個線程，讓每一個線程去執(zhí)行線程調(diào)配函數(shù)
//將每一個新創(chuàng)建的線程tid，添加到pool-> tids
}
//如果任務少的時候，減少線程池中線程的數(shù)量 pthread_cancel join
int remove_threads(pthread_pool * pool, unsigned int num)
{
//用pthread_cancel取消num個線程
//利用pthread_join函數(shù)去回收資源。
}
pthread_pool.h
#ifndef __PTHREAD_POOL_H__
#define __PTHREAD_POOL_H__
//表示線程池中最多有多少個線程
#define MAX_ACTIVE_THREADS 20
//表示線程池中最多有多少個任務
#define MAX_WAITING_TASKS 1024
//任務隊列(鏈表)上面的任務結點，只要能夠描述好一個任務就可以了，
//線程會不斷地任務隊列取任務
struct task //任務結點
{
// 1. 任務結點表示的任務，“函數(shù)指針”指向任務要執(zhí)行的函數(shù)(cp_file)
void*(* do_task)(void * arg);
//2. 指針，指向任務指向函數(shù)的參數(shù)(文件描述符)
void * arg;
//3. 任務結點類型的指針，指向下一個任務
struct task * next;
};
struct pthread_pool //線程池的實現(xiàn)
{
//一般會有如下成員
//互斥鎖，用來保護這個“任務隊列”
pthread_mutex_t lock; //互斥鎖
//線程條件變量 表示“任務隊列”是否有任務
pthread_cond_t cond; //條件變量
bool shutdown; //表示是否退出程序 bool：類型 false / true
//任務隊列(鏈表)，指向第一個需要指向的任務
//所有的線程都從任務鏈表中獲取任務 "共享資源"
struct task * task_list;
//線程池中有多個線程，每一個線程都有tid, 需要一個數(shù)組去保存tid
pthread_t * tids; //malloc()
//線程池中正在服役的線程數(shù)，當前線程個數(shù)
unsigned int active_threads;
//線程池任務隊列最大的任務數(shù)量
unsigned int max_waiting_tasks;
//線程池任務隊列上當前有多少個任務
unsigned int cur_waiting_tasks;
//......
};
/*
init_pool: 線程池初始化函數(shù)，初始化指定的線程池中有thread_num
個初始線程
@pool：指針，指向您要初始化的那個線程池
@threa_num: 您要初始化的線程池中開始的線程數(shù)量
返回值：
成功 0
失敗 -1
*/
int init_pool(pthread_pool * pool , unsigned int threa_num);
/*
routine: 任務調(diào)配函數(shù)。
所有線程開始都執(zhí)行此函數(shù)，此函數(shù)會不斷的從線程池的任務隊列
中取下任務結點，去執(zhí)行。
任務結點中包含“函數(shù)指針” h "函數(shù)參數(shù)"
*/
void * routine(void * arg);
/*
destroy_pool: 銷毀線程池，銷毀前要保證所有的任務已經(jīng)完成
*/
int destroy_pool(pthread_pool * pool);
/*
add_task：給任務隊列增加任務， 把do_task指向的任務(函數(shù)指針)和
arg指向的參數(shù)保存到一個任務結點，添加到pool任務隊列中。
@pool : 您要添加任務的線程池
@do_task ： 您需要添加的任務(cp_file)
@arg： 您要執(zhí)行的任務的參數(shù)(文件描述符)
*/
int add_task(pthread_pool *pool,void*(* do_task)(void * arg), void*arg);
//如果任務多的時候，往線程池中添加線程 pthread_create
int add_threads(pthread_pool * pool, unsigned int num);
//如果任務少的時候，減少線程池中線程的數(shù)量 pthread_cancel join
int remove_threads(pthread_pool * pool, unsigned int num);
#endif
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