1.??前言

線程池不是一個新鮮的東西，網上能找到很多原理、實現，甚至很多庫都提供了實現，比如微軟的 ATL::CThreadPool, Vista后提供的CreateThreadpoolWork, boost 中提供的 thread_pool， CSDN、CodeProject 等網站上很多人已經實現的類。但這些庫往往只支持啟動任務，而不能很好地停止任務(相信很多人都會和我一樣有這個需求)，于是我在FTL中寫了一個個人認為還比較完美的線程池。

2.??功能

本線程池提供了如下功能：

1.?????? 能根據任務個數和當前線程的多少在最小/最大線程個數之間自動調整(Vista后的系統有 SetThreadpoolThreadMaximum 等函數有類似功能)；

2.??????能方便的對任一任務進行取消操作，無論該任務是等待運行狀態還是正在運行狀態都支持(相比較而言，WaitForThreadpoolWorkCallbacks 函數只能取消尚未運行的任務)；

3.??????能對整個線程池進行安全的暫停、繼續、停止處理

4.??????支持回調方式的反饋通知

5.??????使用模版方式實現，能方便的進行參數傳遞

6.??????在加入任務時可以設置優先級(目前尚不支持動態調整)

7.??????使用的是微軟的基本API，能支持WinXP、Vista、Win7等各種操作系統(CreateThreadpoolWork 等只能在Vista后才能使用)

3.??UML圖示和簡單說明

其UML圖比較簡單，主要的只有三個類:

CFThreadPool – 線程池的管理類，負責整個線程池的管理工作，直接使用即可。

CFJobBase – Job的基類，如果想實現自己的Job，必須從這個類繼承，并實現其中的Run/ OnCancelJob 等函數。

IFThreadPoolCallBack– 可選的回調實現，可以通知調用段 Job 的啟動、停止、取消、進度通知、錯誤等各種狀態的改變。

4.??實現說明

以下部分簡單介紹了一些比較重要的代碼實現，具體請參見示例代碼和其中的注釋部分。

4.1.?????Job容器

本線程池類中有兩種Job的容器，分別是等待運行的Jobs和當前正在運行的Jobs。因為有不同的需求，其定義分別如下(兩種容器類型的選擇，其理由已經寫得比較詳細，大家自行分析即可)

???? //! 保存等待Job的信息，由于有優先級的問題，而且從最前面開始取任務，因此保存成set

//! 保證優先級高、JobIndex小(同優先級時FIFO) 的Job在最前面

???? typedeftypenameUnreferenceLess<CFJobBase<T>* >JobBaseUnreferenceLess;

???? typedefstd::set<CFJobBase<T>*,JobBaseUnreferenceLess > WaitingJobContainer;

???? WaitingJobContainer????????m_WaitingJobs;????//!等待運行的Job

?

???? //! 保存運行Job的信息，由于會頻繁加入、刪除，且需要按照JobIndex查找刪除，因此保存成map

???? typedefstd::map<LONG,CFJobBase<T>* >???DoingJobContainer;

???? DoingJobContainer????? m_DoingJobs;? //! 正在運行的Job

?

4.2.?????Job優先級

代碼中通過operator < 方法比較CFJobBase<T>::m_nJobPriority和 JobIndex，在SubmitJob時保證其在 set 中的順序來保證 優先級高的Job先執行，相同優先級的Job采用FIFO方式。

4.3.?????Job對暫停、停止的支持

為了支持暫停、停止，Job的子類必須在工作循環中調用父類提供 GetJobWaitType方法，并判斷其返回值。如果返回值為ftwtStop 表示用戶請求了停止，需要進行必要的清除工作。GetJobWaitType的實現請參見代碼（本質是等待m_hEventJobStop, m_pThreadPool->m_hEventStop, m_pThreadPool->m_hEventContinue這三個手動重置事件之一）

4.4.?????線程池對Job的控制

線程池中主要有以下的一些函數，因為意義根據名字很容易猜出，就不再詳細介紹，詳見示例。

Start(LONGnMinNumThreads, LONG nMaxNumThreads);

StopAndWait(DWORDdwTimeOut = FTL_MAX_THREAD_DEADLINE_CHECK);

ClearUndoWork();

SubmitJob(CFJobBase<T>*pJob, LONG* pOutJobIndex); //加入Job，會返回Job在Pool中的唯一索引，可以通過CancelJob 取消。

Pause/Resume/Stop// 對整個線程池請求暫停、繼續、停止的操作。注意：需要Job子類的配合才能達成目標。

4.5.?????資源的處理

CFJobBase子類需要 Initialize、Run、Finalize、OnCancelJob 這幾個虛函數。

當Job運行的時候，其邏輯為 if(Initialize){ Run -> Finalize; }，需要在 Finalize 中釋放資源；

當Job沒有運行的時候就被取消或Pool停止，則會調用 OnCancelJob，需要在其中釋放資源。

5.??示例程序

編寫了簡單的MFC示例程序，其界面如圖所示：

因為UI不是重點，而且本人也比較懶，所以沒有弄很好的UI出來，所有的運行信息請參見VisualStudio中的“輸出”窗口。

Start 按鈕啟動線程池，示例中設置的最小、最大線程個數是 2-4(即會根據加入的Job自動在 2-4 個線程之間自動調整)。

?????? 三個AddJob按鈕分別是增加 高、普通、低優先級的Job，加入后可以在日志中查看其運行的順序。

?????? 兩個CancelJob按鈕分別是從前面、后面的JobIndex取消Job(實際上支持任和有效的JobIndex)。

??????

6.??特別說明

6.1.?????IFThreadPoolCallBack 回調的同步

Pool 調用 IFThreadPoolCallBack 接口的各個方法時，為了性能上的考慮，沒有加鎖進行同步。使用時如果有需要，最好自行同步。

6.2.?????單任務的暫停、繼續 VS Pool的暫停、繼續

在開發過程中，考慮過是提供單任務的暫停、繼續 還是 整個Pool 的暫停、繼續，考慮到目前的需求，暫時只支持整個Pool的暫停，免得過分復雜，如有需要，大家可以自行參考CancelJob實現。

6.3.?????可能存在的Bug和解決方法

在開發的過程中，對各個部分都進行了詳細的分析、考慮和測試，應該沒有較大的Bug。目前只想到一種在極端情況下，可能會造成的Bug，特提出以免各位踩雷。

描述：因為是多線程的代碼，所以在極端情況下，可能出現SubmitJob函數尚未返回，對應的Job就執行完畢(或 Initialize失敗直接返回)的情況。此時如果調用端采用了將 *pOutJobIndex保存起來，在 OnJobEnd 中清除的邏輯，可能會因為 OnJobEnd 找不到對應的JobIndex 而出現邏輯錯誤。

解決方法：在調用 SubmitJob 的代碼和OnJobEnd 的回調代碼中，使用相同的鎖機制保證即可(這個也應該由調用者來保證)。

源碼和示例程序的下載地址請參見本人的資源列表(可能需要等一段CSDN刷新的時間)。

http://download.csdn.net/detail/fishjam/5106672

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Windows下一个比较完美的线程池实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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