簡介Linux C的線程池

阿新 • • 發佈：2018-04-28

回調函數 web 初始化 return lock CP 失敗 ads while

　　前言：前面有篇博客已經介紹了線程、線程的信號量和互斥鎖，請參考博客：http://www.cnblogs.com/liudw-0215/p/8966645.html，接下來將介紹線程池。

　　一、理解

　　線程池能有效的處理多個線程的並發問題，避免大量的線程因為互相強占系統資源導致阻塞現象，能夠有效的降低頻繁創建和銷毀線程對性能所帶來的開銷。

　　大多數的網絡服務器，包括Web服務器都具有一個特點，就是單位時間內必須處理數目巨大的連接請求，但是處理時間卻是比較短的。在傳統的多線程服務器模型中是這樣實現的：一旦有個請求到達，就創建一個新的線程，由該線程執行任務，任務執行完畢之後，線程就退出。這就是"即時創建，即時銷毀"的策略。盡管與創建進程相比，創建線程的時間已經大大的縮短，但是如果提交給線程的任務是執行時間較短，而且執行次數非常頻繁，那麽服務器就將處於一個不停的創建線程和銷毀線程的狀態。這筆開銷是不可忽略的，尤其是線程執行的時間非常非常短的情況。

　　線程池就是為了解決上述問題的，它的實現原理是這樣的：在應用程序啟動之後，就馬上創建一定數量的線程，放入空閑的隊列中。這些線程都是處於阻塞狀態，這些線程只占一點內存，不占用CPU。當任務到來後，線程池將選擇一個空閑的線程，將任務傳入此線程中運行。當所有的線程都處在處理任務的時候，線程池將自動創建一定的數量的新線程，用於處理更多的任務。執行任務完成之後線程並不退出，而是繼續在線程池中等待下一次任務。當大部分線程處於阻塞狀態時，線程池將自動銷毀一部分的線程，回收系統資源。

　　下面是一個簡單線程池的實現，這個線程池的代碼是我參考網上的一個例子實現的，並進行了加工和修改。

　　二、示例

　　主要由三個文件組成：threadpool.h頭文件、threadpool.c源文件和mainpool.c組成。源碼中已有重要的註釋，就不加以分析了。

threadpool.h頭文件：

#include "my.h"
struct job
{
    void* (*callback_function)(void *arg);    //線程回調函數


    void *arg;                                //回調函數參數
    struct job *next;
};

struct threadpool
{
    int thread_num;                   //線程池中開啟線程的個數
    int queue_max_num;                //隊列中最大job的個數 

    struct job *head;                 //指向job的頭指針
    struct job *tail;                 //指向job的尾指針
    pthread_t *pthreads;              //線程池中所有線程的pthread_t
    pthread_mutex_t mutex;            //互斥信號量
    pthread_cond_t queue_empty;       //隊列為空的條件變量
    pthread_cond_t queue_not_empty;   //隊列不為空的條件變量
    pthread_cond_t queue_not_full;    //隊列不為滿的條件變量
    int queue_cur_num;                //隊列當前的job個數
    int queue_close;                  //隊列是否已經關閉
    int pool_close;                   //線程池是否已經關閉
};

//================================================================================================
////函數名：                   threadpool_init
////函數描述：                 初始化線程池
////輸入：                    [in] thread_num     線程池開啟的線程個數
////                         [in] queue_max_num  隊列的最大job個數 
////輸出：                    無
////返回：                    成功：線程池地址 失敗：NULL
////================================================================================================
//struct threadpool* threadpool_init(int thread_num, int queue_max_num);
//
////================================================================================================
////函數名：                    threadpool_add_job
////函數描述：                  向線程池中添加任務
////輸入：                     [in] pool                  線程池地址
////                          [in] callback_function     回調函數
////                          [in] arg                     回調函數參數
////輸出：                     無
////返回：                     成功：0 失敗：-1
////================================================================================================
int threadpool_add_job(struct threadpool *pool, void* (*callback_function)(void *arg), void *arg);
//
////================================================================================================
////函數名：                    threadpool_destroy
////函數描述：                   銷毀線程池
////輸入：                      [in] pool                  線程池地址
////輸出：                      無
////返回：                      成功：0 失敗：-1
////================================================================================================
int threadpool_destroy(struct threadpool *pool);
//
////================================================================================================
////函數名：                    threadpool_function
////函數描述：                  線程池中線程函數
////輸入：                     [in] arg                  線程池地址
////輸出：                     無  
////返回：                     無
////================================================================================================
void* threadpool_function(void* arg);

　　threadpool.c源文件：

#include "threadpool.h"
#include "my.h"

struct threadpool* threadpool_init(int thread_num, int queue_max_num)
{
    struct threadpool *pool = NULL;
    do 
    {
    pool = malloc(sizeof(struct threadpool));
    if (NULL == pool)
    {
        printf("failed to malloc threadpool!\n");
        break;
    }
    pool->thread_num = thread_num;
    pool->queue_max_num = queue_max_num;
    pool->queue_cur_num = 0;
    pool->head = NULL;
    pool->tail = NULL;
    if (pthread_mutex_init(&(pool->mutex), NULL))
    {
        printf("failed to init mutex!\n");
        break;
    }
    if (pthread_cond_init(&(pool->queue_empty), NULL))
    {
        printf("failed to init queue_empty!\n");
        break;
    }
    if (pthread_cond_init(&(pool->queue_not_empty), NULL))
    {
        printf("failed to init queue_not_empty!\n");
        break;
    }
    if (pthread_cond_init(&(pool->queue_not_full), NULL))
    {
        printf("failed to init queue_not_full!\n");
        break;
    }
    pool->pthreads = malloc(sizeof(pthread_t) * thread_num);
    if (NULL == pool->pthreads)
    {
        printf("failed to malloc pthreads!\n");
        break;
    }
    pool->queue_close = 0;
    pool->pool_close = 0;
    int i;
    for (i = 0; i < pool->thread_num; ++i)
    {
        pthread_create(&(pool->pthreads[i]), NULL, threadpool_function, (void *)pool);
    }

    return pool;    
    } while (0);

    return NULL;
}

int threadpool_add_job(struct threadpool* pool, void* (*callback_function)(void *arg), void *arg)
{
    assert(pool != NULL);
    assert(callback_function != NULL);
    assert(arg != NULL);

    pthread_mutex_lock(&(pool->mutex));
    while ((pool->queue_cur_num == pool->queue_max_num) && !(pool->queue_close || pool->pool_close))
    {
    pthread_cond_wait(&(pool->queue_not_full), &(pool->mutex));   //隊列滿的時候就等待
    }
    if (pool->queue_close || pool->pool_close)    //隊列關閉或者線程池關閉就退出
    {
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
    return -1;
    }
    struct job *pjob =(struct job*) malloc(sizeof(struct job));
    if (NULL == pjob)
    {
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
    return -1;
    } 
    pjob->callback_function = callback_function;    
    pjob->arg = arg;
    pjob->next = NULL;
    if (pool->head == NULL)   
    {
    pool->head = pool->tail = pjob;
    pthread_cond_broadcast(&(pool->queue_not_empty));  //隊列空的時候，有任務來時就通知線程池中的線程：隊列非空
    }
    else
    {
    pool->tail->next = pjob;
    pool->tail = pjob;    
    }
    pool->queue_cur_num++;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
    return 0;
}

void* threadpool_function(void* arg)
{
    struct threadpool *pool = (struct threadpool*)arg;
    struct job *pjob = NULL;
    while (1)  //死循環
    {
    pthread_mutex_lock(&(pool->mutex));
    while ((pool->queue_cur_num == 0) && !pool->pool_close)   //隊列為空時，就等待隊列非空
    {
        pthread_cond_wait(&(pool->queue_not_empty), &(pool->mutex));
    }
    if (pool->pool_close)   //線程池關閉，線程就退出
    {
        pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
        pthread_exit(NULL);
    }
    pool->queue_cur_num--;
    pjob = pool->head;
    if (pool->queue_cur_num == 0)
    {
        pool->head = pool->tail = NULL;
    }
    else 
    {
        pool->head = pjob->next;
    }
    if (pool->queue_cur_num == 0)
    {
        pthread_cond_signal(&(pool->queue_empty));        //隊列為空，就可以通知threadpool_destroy函數，銷毀線程函數
    }
    if (pool->queue_cur_num == pool->queue_max_num - 1)
    {
        pthread_cond_broadcast(&(pool->queue_not_full));  //隊列非滿，就可以通知threadpool_add_job函數，添加新任務
    }
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));

    (*(pjob->callback_function))(pjob->arg);   //線程真正要做的工作，回調函數的調用
    free(pjob);
    pjob = NULL;    
    }
}
int threadpool_destroy(struct threadpool *pool)
{
    assert(pool != NULL);
    pthread_mutex_lock(&(pool->mutex));
    if (pool->queue_close || pool->pool_close)   //線程池已經退出了，就直接返回
    {
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
    return -1;
    }

    pool->queue_close = 1;        //置隊列關閉標誌
    while (pool->queue_cur_num != 0)
    {
    pthread_cond_wait(&(pool->queue_empty), &(pool->mutex));  //等待隊列為空
    }    

    pool->pool_close = 1;      //置線程池關閉標誌
    pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));
    pthread_cond_broadcast(&(pool->queue_not_empty));  //喚醒線程池中正在阻塞的線程
    pthread_cond_broadcast(&(pool->queue_not_full));   //喚醒添加任務的threadpool_add_job函數
    int i;
    for (i = 0; i < pool->thread_num; ++i)
    {
    pthread_join(pool->pthreads[i], NULL);    //等待線程池的所有線程執行完畢
    }

    pthread_mutex_destroy(&(pool->mutex));          //清理資源
    pthread_cond_destroy(&(pool->queue_empty));
    pthread_cond_destroy(&(pool->queue_not_empty));   
    pthread_cond_destroy(&(pool->queue_not_full));    
    free(pool->pthreads);
    struct job *p;
    while (pool->head != NULL)
    {
    p = pool->head;
    pool->head = p->next;
    free(p);
    }
    free(pool);
    return 0;
}

mainpool.c文件：

#include "threadpool.h"

void* work(void* arg)
{
    char *p = (char*) arg;
    printf("threadpool callback fuction : %s.\n", p);
    sleep(1);
}

int main(void)
{
    struct threadpool *pool = (struct threadpool *)threadpool_init(10, 20);
    threadpool_add_job(pool, work, "1");
    threadpool_add_job(pool, work, "2");
    threadpool_add_job(pool, work, "3");
    threadpool_add_job(pool, work, "4");
    threadpool_add_job(pool, work, "5");
    threadpool_add_job(pool, work, "6");
    threadpool_add_job(pool, work, "7");
    threadpool_add_job(pool, work, "8");
    threadpool_add_job(pool, work, "9");
    threadpool_add_job(pool, work, "10");
    threadpool_add_job(pool, work, "11");
    threadpool_add_job(pool, work, "12");
    threadpool_add_job(pool, work, "13");
    threadpool_add_job(pool, work, "14");
    threadpool_add_job(pool, work, "15");
    threadpool_add_job(pool, work, "16");
    threadpool_add_job(pool, work, "17");
    threadpool_add_job(pool, work, "18");
    threadpool_add_job(pool, work, "19");
    threadpool_add_job(pool, work, "20");
    threadpool_add_job(pool, work, "21");
    threadpool_add_job(pool, work, "22");
    threadpool_add_job(pool, work, "23");
    threadpool_add_job(pool, work, "24");
    threadpool_add_job(pool, work, "25");
    threadpool_add_job(pool, work, "26");
    threadpool_add_job(pool, work, "27");
    threadpool_add_job(pool, work, "28");
    threadpool_add_job(pool, work, "29");
    threadpool_add_job(pool, work, "30");
    threadpool_add_job(pool, work, "31");
    threadpool_add_job(pool, work, "32");
    threadpool_add_job(pool, work, "33");
    threadpool_add_job(pool, work, "34");
    threadpool_add_job(pool, work, "35");
    threadpool_add_job(pool, work, "36");
    threadpool_add_job(pool, work, "37");
    threadpool_add_job(pool, work, "38");
    threadpool_add_job(pool, work, "39");
    threadpool_add_job(pool, work, "40");

    sleep(5);
    threadpool_destroy(pool);
    return 0;
}

簡介Linux C的線程池

簡介Linux C的線程池

一、理解

二、示例

c++ 線程池

C++線程池實現

C# 線程池ThreadPool的用法簡析

C#線程池操作演示源碼

簡介Linux C的線程池

c#自己實現線程池功能(二)

【2017-06-20】Linux應用開發工程師C/C++面試問題之一：Linux多線程程序的同步問題

Java多線程系列——線程池簡介

Linux多線程並發服務器編程（線程池，FTP服務器）

java四種線程池簡介，使用

C#多線程學習(四) 多線程的自動管理(線程池)

C#多線程編程（1）--線程，線程池和Task

C++11實現一個簡單的線程池

linux環境中關閉tomcat，通過shutdown.sh無法徹底關閉--線程池

J.U.C之線程池

J.U.C之線程池-ThreadPoolExecutor

c++ 11 線程池的簡單封裝

關於C#線程，線程池和並行運算的簡單使用和對比

mysql線程池的實現原理淺析

【轉載】5天不再懼怕多線程——第五天線程池

簡介Linux C的線程池

一、理解

二、示例

相關推薦

　　一、理解

　　二、示例