通俗易懂地理解執行緒池&&C++程式碼例項與講解
本機環境:win10 64位 vs2017
C++新手,程式碼寫得比較一般,高手見諒(抱拳)。
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簡介執行緒池:
在介紹執行緒池之前,我們要首先知道多執行緒是啥。
單執行緒:就是說你現在有四件毫不相干的事情要分別去做,那你只有把一件事情做完在接著做下一件事情了,(你)->A->B->C->D。
多執行緒:好了,現在你可以分身了。(你)->(你'+你''+你'''+你'''')
那麼,現在你可以這樣做事:(你')->A,(你'')->B,(你''')->C,(你'''')->D
這就是多執行緒。不同事情或者同一事情,你可以交給每個分身去做。
這時大家大概知道多執行緒是怎麼一回事了吧:就是同一時間執行多個任務。
那麼執行緒池是用來幹啥的?我們可以看到多執行緒提高了CPU的使用率和程式的工作效率,但是如果有大量的執行緒,就會影響效能(建立與銷燬),因為CPU需要在它們之間切換,而且更多的執行緒需要更多的記憶體空間,同時多執行緒操作可能會出現執行緒安全或者死鎖等問題。
咋辦?
——執行緒池。
執行緒池可以想象成一個裝東西的盒子,它的作用就是讓每一個執行緒結束後,並不會銷燬,而是放回到執行緒池中成為空閒狀態,等待下一個物件來使用。
因此,執行緒池可以減少建立與銷燬執行緒帶來的效能開銷。可控制最大併發執行緒數,避免過多資源競爭而導致系統記憶體消耗完。能更好的控制執行緒的開啟與回收,並且能定時執行任務。
好了,知道了原理我們就可以來實際應用了:
首先建立txt文件,將以下程式碼複製進去
#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
並改名為 ThreadPool.h 如下:
接著開啟vs2017的安裝目錄,右上角搜尋MSCV,開啟這個資料夾:
然後依次開啟資料夾“14.15.26726”->“include”
在“include”目錄下把剛才的ThreadPool.h移入。
二、下面開始簡單的程式碼實現(C++):
#include "pch.h"
#include <iostream>
#include "ThreadPool.h"
using namespace std;
int main()
{
while (true)
{
//初始化執行緒池,3個執行緒
ThreadPool pool(3);
//vector是一個序列容器,std::future 可以用來獲取非同步任務的結果(可以理解為用來判斷某條執行緒可以執行新任務與否)
std::vector< std::future<int> > results;
for (int j = 0; j < 3; ++j)
{
//在vector的末尾插入一個新元素
results.emplace_back
(
//執行緒池佇列
pool.enqueue
([j]
{
//不斷輸出現在是哪條執行緒(j)在工作
while (true)
{
cout << j<<"\t";
}
return 0;
}
)
);
}
}
return 0;
}
結果(部分截圖):
通過這個輸出我們就可以看到各執行緒的呼叫與執行情況。