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title: C 线程池
categories:
- [C++]
tags: - [编程语言]
date: 2021/06/28
<div align = ‘right’> 作者：hackett</div>
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C 线程池
1、筹备工作
查看线程相干接口函数：
线程创立
int pthread_create(pthread_t thread, const pthread_attr_t attr,void (start_routine) (void ), void arg);
参数阐明：
1. 参数 thread 指向寄存新创建线程的线程 ID 的地址
2.attr 参数用于定制各种不同的线程属性，暂能够把它设置为 NULL，以创立默认属性的线程。
3.start_routine 是个函数指针，该函数返回类型是 void，同时形式参数也是 void。新创建的线程从 start_routine 函数的地址开始运行。该函数只有一个无类型指针参数 arg. 如果须要向 start_routine 函数传递的参数不止一个，那么须要把这些参数放到一个构造中，而后把这个构造的地址作为 arg 参数传入。
返回值：
线程创立胜利返回 0，失败返回其余数值
线程退出
void pthread_exit(void *retval);
参数阐明：
retval 是一个无类型指针，过程中的其余线程能够通过调用 pthread_join 函数拜访到这个指针。
线程期待
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
参数阐明：
调用这个函数的线程将始终阻塞，直到指定的线程调用 pthread_exit. 如果对线程的返回值不感兴趣，能够把 retval 置为 NULL。在这种状况下，调用 pthread_join 函数将期待指定的线程终止，但并不取得线程的终止状态。
线程勾销
int pthread_cancel(pthread_t thread)；
参数阐明：
thread 为线程的 id
设置线程的 cancle 信号
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)；
PTHREAD_CANCEL_ENABLE：线程可勾销。这是所有新线程的默认勾销状态，包含初始线程。线程的可勾销类型决定了可勾销线程何时响应勾销申请。
PTHREAD_CANCEL_DISABLE：线程不可勾销。如果收到一个勾销申请，它将被阻塞，直到可勾销启用。
清理线程
void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *), void *arg);
参数阐明：
void(*rtn)(void *): 线程清理函数
arg 传递的参数
激活所有期待线程
pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
查看互斥锁相干接口函数：
创立互斥锁
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t restrict mutex,const pthread_mutexattr_t restrict attr);
参数阐明：
1. 在应用互斥锁前，须要定义互斥锁(全局变量)，定义互斥锁对象模式为：pthread_mutex_t lock;
2.mutex 是个指针，指向须要初始化的互斥锁；
3. 参数 attr 指定了新建互斥锁的属性。如果参数 attr 为 NULL，则应用默认的互斥锁属性，默认属性为疾速互斥锁。
销毁互斥锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
参数阐明:
mutex 为须要销毁的互斥锁；
上互斥锁
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
参数阐明:
mutex 为须要加锁的互斥锁；
解互斥锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mute);
参数阐明:
mutex 为须要解锁的互斥锁；
查看条件变量相干接口函数：
条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，次要包含两个动作：一个线程期待 ” 条件变量的条件成立 ” 而挂起；另一个线程使 ” 条件成立 ”（给出条件成立信号）。为了避免竞争，条件变量的应用总是和一个互斥锁联合在一起。
初始化条件变量
int pthread_cond_init(pthread_cond_t cond, pthread_condattr_t cond_attr)；
参数阐明:
1.cond 为初始化的条件变量，是一个指向构造 pthread_cond_t 的指针；
2.cond_attr 为 cond_attr 是一个指向构造 pthread_condattr_t 的指针；
销毁条件变量
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)；
参数阐明:
cond 为销毁的条件变量；
期待条件变量成立
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t cond, pthread_mutex_t mutex)
激活一个期待该条件变量的线程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *__cond);
存在多个期待线程时按入队程序激活其中一个
2、创立数据结构
工作构造体
struct task
{void *(*task)(void *arg); /* 工作须要执行的函数 */
void *arg; /* 执行函数的参数 */
struct task *next; /* 下一个工作的地址 */
};线程池构造体
typedef struct thread_pool
{
pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t cond;
struct task *task_list; /* 链表构造，线程池中所有期待工作 */
pthread_t *tids; /* 寄存线程 id 的指针 */
unsigned waiting_tasks; /* 以后期待的工作数 */
unsigned active_threads;/* 线程池中线程数目 */
bool shutdown; /* 是否销毁线程池 */
}thread_pool;3、线程池函数
初始化线程池
/*
* @description: 初始化线程池
* @param {thread_pool*} pool: 线程池构造体指针 {unsigned int} max_thread_num: 创立几个线程
* @return: false 失败 true 胜利
*/
bool init_pool(thread_pool *pool, unsigned int threads_number)
{pthread_mutex_init(&pool->lock, NULL); /* 初始化线程锁 */
pthread_cond_init(&pool->cond, NULL); /* 初始化条件变量 */
pool->shutdown = false;
pool->task_list = malloc(sizeof(struct task));
pool->tids = malloc(sizeof(pthread_t) * MAX_ACTIVE_THREADS);
if(pool->task_list == NULL || pool->tids == NULL)
{perror("allocate memory error");
return false;
}
pool->task_list->next = NULL;
pool->waiting_tasks = 0;
pool->active_threads = threads_number;
int i;
for(i=0; i<pool->active_threads; i++)
{if(pthread_create(&((pool->tids)[i]), NULL,
routine, (void *)pool) != 0)
{perror("create threads error");
return false;
}
}
return true;
}向线程池增加工作
/*
* @description: 向线程池增加工作
* @param {thread_pool*} pool: 线程池构造体指针 {void *(void *arg)} (*task): 线程的回调函数 {void *} arg: 传入的参数
* @return: false 失败 true 胜利
*/
bool add_task(thread_pool *pool,
void *(*task)(void *arg), void *arg)
{struct task *new_task = malloc(sizeof(struct task));
if(new_task == NULL)
{perror("allocate memory error");
return false;
}
new_task->task = task;
new_task->arg = arg;
new_task->next = NULL;
pthread_mutex_lock(&pool->lock);
if(pool->waiting_tasks >= MAX_WAITING_TASKS)
{pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
fprintf(stderr, "too many tasks.\n");
free(new_task);
return false;
}
struct task *tmp = pool->task_list;
while(tmp->next != NULL)
tmp = tmp->next;
tmp->next = new_task;
pool->waiting_tasks++;
pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
pthread_cond_signal(&pool->cond);
return true;
}向线程池增加线程
/*
* @description: 向线程池增加线程
* @param {thread_pool*} pool: 线程池构造体指针 {unsigned int} additional_threads: 增加的线程数
* @return: 返回胜利的线程数
*/
int add_thread(thread_pool *pool, unsigned int additional_threads)
{if(additional_threads == 0)
return 0;
unsigned int total_threads =
pool->active_threads + additional_threads;
int i, actual_increment = 0;
for(i = pool->active_threads;
i < total_threads && i < MAX_ACTIVE_THREADS;
i++)
{if(pthread_create(&((pool->tids)[i]),
NULL, routine, (void *)pool) != 0)
{perror("add threads error");
if(actual_increment == 0)
return -1;
break;
}
actual_increment++;
}
pool->active_threads += actual_increment;
return actual_increment;
}线程的回调处理函数
/*
* @description: 回调处理函数
* @param {void *} arg: 传入的参数
* @return: 无
*/
void handler(void *arg)
{pthread_mutex_unlock((pthread_mutex_t *)arg);
}
/*
* @description: 线程的回调处理函数
* @param {void *} arg: 传入的参数
* @return: 无
*/
void *routine(void *arg)
{thread_pool *pool = (thread_pool *)arg;
struct task *p;
while(1)
{pthread_cleanup_push(handler, (void *)&pool->lock);
pthread_mutex_lock(&pool->lock);
while(pool->waiting_tasks == 0 && !pool->shutdown)
{pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->lock);
}
if(pool->waiting_tasks == 0 && pool->shutdown == true)
{pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
pthread_exit(NULL);
}
p = pool->task_list->next;
pool->task_list->next = p->next;
pool->waiting_tasks--;
pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
pthread_cleanup_pop(0);
pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);
(p->task)(p->arg);
pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);
free(p);
}
pthread_exit(NULL);
}线程池里勾销线程
/*
* @description: 线程池里勾销线程
* @param {thread_pool*} pool: 线程池构造体指针 {nsigned int} removing_threads: 勾销的线程数
* @return: 失败返回 -1
*/
int remove_thread(thread_pool *pool, unsigned int removing_threads)
{if(removing_threads == 0)
return pool->active_threads;
int remain_threads = pool->active_threads - removing_threads;
remain_threads = remain_threads>0 ? remain_threads:1;
int i;
for(i=pool->active_threads-1; i>remain_threads-1; i--)
{errno = pthread_cancel(pool->tids[i]);
if(errno != 0)
break;
}
if(i == pool->active_threads-1)
return -1;
else
{
pool->active_threads = i+1;
return i+1;
}
}销毁线程池
/*
* @description: 销毁线程池
* @param {thread_pool*} pool: 线程池构造体指针
* @return: 胜利返回 true
*/
bool destroy_pool(thread_pool *pool)
{
pool->shutdown = true;
pthread_cond_broadcast(&pool->cond);
int i;
for(i=0; i<pool->active_threads; i++)
{errno = pthread_join(pool->tids[i], NULL);
if(errno != 0)
{printf("join tids[%d] error: %s\n",
i, strerror(errno));
}
else
printf("[%u] is joined\n", (unsigned)pool->tids[i]);
}
free(pool->task_list);
free(pool->tids);
free(pool);
return true;
}4、残缺代码
因为篇幅较长就不贴出来 代码放百度云，须要的在微信公众号回复【线程】即可获取链接下载
应用：Linux 下进入文件夹执行 make 生成可执行文件 test 执行即可
如果你感觉文章还不错，能够给个 ”三连“
我是 加班猿，咱们下期见