C++线程池

1.什么是线程池？解决什么问题？

C++线程池（ThreadPool）的出现主要是为了解决以下几个问题：

1. 性能：创建和销毁线程都是相对昂贵的操作，特别是在高并发场景下，频繁地创建和销毁线程会极大地降低程序的性能。通过线程池预先创建一定数量的线程并保存在内存中，可以避免频繁地创建和销毁线程，从而提高程序的性能。
2. 资源管理：线程是操作系统级别的资源，如果线程数量过多，可能会导致系统资源的过度消耗，甚至可能导致系统崩溃。通过线程池，可以控制同时运行的线程数量，避免资源过度消耗。
3. 任务调度：线程池可以更方便地进行任务的调度。通过线程池，可以将任务分配给不同的线程执行，实现并行处理，提高程序的执行效率。
4. 简化编程：使用线程池可以简化多线程编程的复杂性。程序员只需要将任务提交给线程池，而不需要关心线程的创建、管理和销毁等细节，降低了多线程编程的难度。

因此，C++线程池的出现是为了解决在高并发场景下创建和销毁线程的开销问题，提高程序的性能和并发处理能力，简化多线程编程的复杂性

2.原理

线程池初始化时，初始化线程，也可以生成一个管理线程，来管理工作线线程数量。
如果当前任务队列一直有很多任务时，说明线程繁忙，处理不过来，可以根据设置的最大工作线程数来新增线程，提高并发处理能力，提高工作效率。
如果当前任务队列一直为空，说明当前时间段，没有任务或者很少的任务要处理，可以销毁多余的空闲线程，避免资源浪费。

如下图所示：

初始化线程池后，有新任务到来后，线程池处理流程为：
将新任务投递到任务队列中->发送信号通知线程处理->空闲线程处理->处理完成检查任务队列是否还有任务->有任务则提取任务处理，没有任务就挂起为空闲线程，避免占用系统资源

如下图所示：

3.总结

在处理多个相同任务的时候，线程池（线程数量为4时）的速度几乎是单线程的4倍，当然，线程数不是越多越好，取决于CPU的核数（最好不要大于CPU的核数，因为太多的工作线程会竞争CPU的资源，带来不必要的上下文切换，小于CPU的核数则不能够充分利用CPU）。

对于某些场景，使用线程池是很有必要的，在需要高并发的服务器中线程池几乎是必备的，如文件传输的服务器，多用户下载或者上传文件时，几乎是同步的，在高并发场景下，如果每个请求都创建一个新线程，会导致线程数量过多，同时线程的创建和销毁也需要消耗大量的资源。为了解决这些问题，可以使用线程池技术。线程池预先创建一定数量的线程，并且可以在多个请求之间复用这些线程，从而提高服务器的处理能力和资源利用率。因此，在高并发的服务器中，使用线程池技术可以有效地降低资源消耗、提高系统性能和响应速度，是非常必要和常用的技术手段之一。

虽然现在有很多封装好的线程池供我们调用。但是，其原理也是值得我们推敲的。