目錄

• 設(shè)計思路
• 主線程運行邏輯
• task以及taskpool設(shè)計
• 詳細流程講解
• 完整代碼
• 打印結(jié)果
• 往期回顧

設(shè)計思路

線程池實際上就是一組線程，當我們需要異步執(zhí)行一些任務(wù)時，經(jīng)常要通過OS頻繁創(chuàng)建和銷毀線程，不如直接創(chuàng)建一組在程序生命周期內(nèi)不會退出的線程。
當有任務(wù)需要被執(zhí)行時，線程可以自動地去拿任務(wù)并執(zhí)行，在沒有任務(wù)時，線程處于阻塞或者睡眠狀態(tài)。
我們選擇隊列存放任務(wù)，main函數(shù)中的thread作為任務(wù)的生產(chǎn)者，從隊列尾部插入任務(wù)。線程池中的線程作為消費者，從隊列頭部獲取任務(wù)。
復(fù)雜考慮的話，當線程池的線程在處理任務(wù)的過程中也產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)任務(wù)，那么這個線程也是消費者。

隊列也可以設(shè)計得更加具有實用性，例如可以根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級設(shè)計多個隊列，然后線程根據(jù)優(yōu)先級獲取線程（也就是先查詢高優(yōu)先級的隊列，為空再去查詢低優(yōu)先級的隊列）。

綜上，我們的設(shè)計中會有多個線程訪問任務(wù)隊列，所以我們要解決線程池創(chuàng)建、向隊列投放任務(wù)、從隊列中獲取任務(wù)的線程互斥性。
同時線程池的清理、退出線程池中的工作線程、清理任務(wù)隊列，也是需要考慮的。
并且，為了能夠詳細獲知多線程獲取多任務(wù)的流程，我們需要對taskID和threadID進行輸出打印，std::cout并不是線程安全的，所以我們也要實現(xiàn)互斥地cout。
這里我們統(tǒng)一使用互斥量std::mutex+lock來實現(xiàn)互斥性

主線程運行邏輯

task以及taskpool設(shè)計

Task：

TaskPool：

內(nèi)部變量：

詳細流程講解

1、創(chuàng)建線程池對象時，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)TaskPool()，并初始化布爾類型的標志m_bRunning為false，表示此時線程池對象中的線程不工作
2、調(diào)用線程池對象的初始化函數(shù)init()，這里默認的線程數(shù)為5。

• m_bRunning置為true，表示線程池對象中的線程應(yīng)該開始運行了
• 然后通過for循環(huán)，每次構(gòu)造一個新的線程對象，并且綁定一個線程函數(shù)TaskPool::threadFunc，創(chuàng)建之后線程就開始工作了。然后打印出當前的線程id，注意此時需要上鎖，保證cout輸出正常。然后將線程對象送入m_threads數(shù)組
  3、接下來看看構(gòu)造出來的每個線程在干啥：

while(true) {{上鎖,訪問任務(wù)隊列// 注意由于隊列本身是個多線程共享資源，所以對于隊列取元素以及狀態(tài)判斷都是要先加鎖再操作隊列為空則一直循環(huán) // 為什么要用循環(huán)判斷呢？// 這是因為wait()從阻塞到返回，不一定就是由于notify_one()函數(shù)造成的，還有可能由于系統(tǒng)的不確定原因喚醒（可能和條件變量的實現(xiàn)機制有關(guān)），這個的時機和頻率都是不確定的，被稱作偽喚醒，如果在錯誤的時候被喚醒了，執(zhí)行后面的語句就會錯誤，所以需要再次判斷隊列是否為空，如果還是為空，就繼續(xù)wait()阻塞。{如果m_bRunning為false，說明此時應(yīng)該中止線程操作，所以需要連著跳出兩個循環(huán)，所以直接用goto label吧否則就一直等待在這兒，wait()可以讓線程陷入休眠狀態(tài)，在消費者生產(chǎn)者模型中，如果生產(chǎn)者發(fā)現(xiàn)隊列中沒有東西，就可以讓自己休眠.}此時 獲取隊頭元素，并將隊頭元素出隊}// 為了減少鎖的粒度，接下來的操作不需要加鎖了，因為已經(jīng)拿到了隊列中的元素執(zhí)行Task對象的doIt()方法，也就是打印任務(wù)id和線程id } label : 打印當前線程id

4、for循環(huán)，創(chuàng)建10個Task對象，然后調(diào)用addTask方法，將task送入線程池中的任務(wù)隊列。顯然push操作是互斥的，所以需要先上鎖。然后打印任務(wù)id和線程id，最后通過條件變量的notify_one方法，通知一個掛起的線程去消費隊列里面的任務(wù)。

5、等待一段時間
6、調(diào)用線程池對象的stop方法，先設(shè)置m_bRunning標志為false，然后通過條件變量的notify_all方法，通知掛起的或者正在運行的所有線程，結(jié)束線程函數(shù)運行。然后等待所有線程join之后，退出。
7、跳出主線程，開始調(diào)用TaskPool對象的析構(gòu)函數(shù)，也就是執(zhí)行removeAllTasks方法，也就是將任務(wù)隊列里面的存的task指針進行reset，也就是減引用計數(shù)，shared_ptr指針如果引用計數(shù)減為0，會自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。為了線程安全，我們同樣需要對這塊代碼進行加鎖。

完整代碼

c++實現(xiàn)簡單線程池代碼

打印結(jié)果

Init a thread, id: 2 Init a thread, id: 3 Init a thread, id: 4 Init a thread, id: 5 Init a thread, id: 6 add a Task, id: 0, thread id is: 1 add a Task, id: 1, thread id is: 1 add a Task, id: 2, thread id is: 1 handle a task ,TaskID is: 1, thradID is:3 a task destructed , TaskID is: 1, thradID is:3 handle a task ,TaskID is: 2, thradID is:4 a task destructed , TaskID is: 2, thradID is:4 handle a task ,TaskID is: 0, thradID is:2 a task destructed , TaskID is: 0, thradID is:2 add a Task, id: 3, thread id is: 1 handle a task ,TaskID is: 3, thradID is:3 a task destructed , TaskID is: 3, thradID is:3 handle a task ,TaskID is: 4, thradID is:5 add a Task, id: 4, thread id is: 1 a task destructed , TaskID is: 4, thradID is:1 add a Task, id: 5, thread id is: 1 handle a task ,TaskID is: 5, thradID is:4 a task destructed , TaskID is: 5, thradID is:4 add a Task, id: 6, thread id is: 1 handle a task ,TaskID is: 6, thradID is:4 a task destructed , TaskID is: 6, thradID is:4 handle a task ,TaskID is: 7, thradID is:2 add a Task, id: 7, thread id is: 1 a task destructed , TaskID is: 7, thradID is:1 add a Task, id: 8, thread id is: 1 add a Task, id: 9, thread id is: 1 handle a task ,TaskID is: 9, thradID is:6 a task destructed , TaskID is: 9, thradID is:6 handle a task ,TaskID is: 8, thradID is:5 a task destructed , TaskID is: 8, thradID is:5 exit thread , threadID:3 exit thread , threadID:4 exit thread , threadID:2 exit thread , threadID:5 exit thread , threadID:6Process finished with exit code 0

往期回顧

C++多線程快速入門（四）shared_mutex以及讀寫鎖應(yīng)用
C++多線程快速入門（三）：生產(chǎn)者消費者模型與條件變量使用
C++多線程快速入門（二）共享數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)競爭
C++多線程快速入門（一）：基本&常用操作

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++多线程快速入门（五）简单线程池设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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