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基于C++11实现线程池

时间:2022-10-17 14:55:05浏览次数:75  
标签:11 std task stop C++ ThreadPool 线程 include

单任务队列线程池

用现代的C++标准库(线程+锁+条件变量)实现一个单任务队列的线程池非常简单。基本的实现思路是:在线程池构造时初始化线程数,在析构时停止线程池。对外只需要提供提交任务的接口即可。

接口设计

返回类型

explicit ThreadPool(size_t threads = std::thread::hardware_concurrency());  // 构造函数
​
template<typename F, typename... Args>
auto enqueue(F &&f, Args &&...args); // 入队接口

入队接口enqueue()这个模板函数返回值使用了auto关键字进行推导,实际上的返回值其实是一个future。

输入参数

输入参数是一个可调用对象和它的参数,这里利用了C++11的可变参数模板来实现传递任意数量的可调用对象的参数。

基本实现

class ThreadPool {
public:
    explicit ThreadPool(size_t threads = std::thread::hardware_concurrency());
​
    template<typename F, typename... Args>
    auto enqueue(F &&f, Args &&...args);
​
    ~ThreadPool();
​
private:
    std::vector<std::thread> workers;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex queue_mutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

这个简单任务队列线程池的成员只有一个线程组,一个任务队列。为了保证任务队列的线程安全,提供一个锁。同时提供了一个条件变量,利用锁和条件变量,可以实现线程通知机制。线程通知机制指,刚开始时线程池中是没有任务的,所有的线程都等待任务的到来,当一个任务进入到线程池中,就会通知一个线程去处理到来的任务。

同时又提供一个stop变量,用来在析构的时候停止和清理任务和线程。因为懒(高情商:RAII风格线程池,生命周期基本上与应用的生命周期一致),没有提供stop接口。

下面是具体实现:

#ifndef THREAD_POOL_H
#define THREAD_POOL_H

#include <vector>
#include <queue>
#include <memory>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <future>
#include <functional>
#include <stdexcept>

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(size_t);
    template<class F, class... Args>
    auto enqueue(F&& f, Args&&... args) 
        -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type>;
    ~ThreadPool();
private:
    // need to keep track of threads so we can join them
    std::vector< std::thread > workers;
    // the task queue
    std::queue< std::function<void()> > tasks;
    
    // synchronization
    std::mutex queue_mutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};
 
// the constructor just launches some amount of workers
inline ThreadPool::ThreadPool(size_t threads)
    :   stop(false)
{
    for(size_t i = 0;i<threads;++i)
        workers.emplace_back(
            [this]
            {
                for(;;)
                {
                    std::function<void()> task;

                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queue_mutex);
                        this->condition.wait(lock,
                            [this]{ return this->stop || !this->tasks.empty(); });
                        if(this->stop && this->tasks.empty())
                            return;
                        task = std::move(this->tasks.front());
                        this->tasks.pop();
                    }

                    task();
                }
            }
        );
}

// add new work item to the pool
template<class F, class... Args>
auto ThreadPool::enqueue(F&& f, Args&&... args) 
    -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type>
{
    using return_type = typename std::result_of<F(Args...)>::type;

    auto task = std::make_shared< std::packaged_task<return_type()> >(
            std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)
        );
        
    std::future<return_type> res = task->get_future();
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);

        // don't allow enqueueing after stopping the pool
        if(stop)
            throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");

        tasks.emplace([task](){ (*task)(); });
    }
    condition.notify_one();
    return res;
}

// the destructor joins all threads
inline ThreadPool::~ThreadPool()
{
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
        stop = true;
    }
    condition.notify_all();
    for(std::thread &worker: workers)
        worker.join();
}

#endif

  

  

参考:

基于C++11实现线程池

https://github.com/lzpong/threadpool

https://github.com/progschj/ThreadPool

  

标签:11,std,task,stop,C++,ThreadPool,线程,include
From: https://www.cnblogs.com/carsonzhu/p/16799198.html

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