WebServer——二：线程池

• 创建线程池的目的是为了避免频繁的申请和释放线程。
• 一开始申请一堆线程，然后等待请求队列中有任务，线程负责取出任务并执行。

本项目的事件处理模式使用同步IO模拟proactor模式。

• 使用同步IO也能模拟Proactor模式，原理在于主线程执行数据读写操作，当读写完成后，主线程向工作线程通知完成事件，所以从工作线程角度看，他直接获得了数据读写的结果，只需要对结果进行逻辑处理。
• 使用同步IO(例如epoll_wait)模拟Proactor模式的工作流程如下：
  • 主线程往epoll内核事件表注册socket 读就绪事件
  • 主线程调用epoll_wait函数等待socket上有数据可读
    当socket上有数据可读时，epoll_wait通知主线程，主线程从socket循环读取数据，将读取到的数据封装成请求并加入请求队列。
  • 请求队列某个工作线程被唤醒，获得请求对象并处理客户请求，之后往epoll内核事件表注册socket写就绪事件、
    主线程调用epoll_wait等待socket可写
  • socket可写时，epoll_wait通知主线程，主线程往socket写入处理结果。
    

• 用来实现上图的工作线程和主线程部分。
• 先用线程池生成一定量的工作线程，工作线程生成之后用while循环等待，直到信号量通知，也就是请求队列中有请求。

while(!m_stop)
{    
     //信号量等待
     m_queuestat.wait();
     ...
}

• 主线程为异步线程，负责监听socket事件
• 采用模拟Proactor模式
  
• 缺点：
  • 主线程和工作线程共享请求队列，所以主线程加任务到请求队列，或者工作线程从主线程中取出任务，都要加锁解锁。
    工作线程只能处理一个客户请求，客户数量多而工作线程少， 客户端响应速度会降低。

• 设计模式：半同步半反应堆。反应堆为模拟Proactor事件处理模式。
• 主线程，也就是main()负责监听和插入请求到请求队列，子线程，也就是工作线程，也就是在线程池初始化的时候就有的，负责从请求队列中取出任务并完成任务。这里的任务具体为构造http响应。

• 初始化给三个参数：数据库连接池，线程数，工作队列最大允许数量。
• 在初始化的时候创建线程，由于pthread_cread传递的函数必须是静态的，所以可以在类中构建一个static函数work，给这个work传递this指针，并在work函数中调用类的run函数，这样绕一圈，既能在构造线程池的时候完成线程的构造，又能让工作线程执行threadPool对象的run函数。

class threadPool -> static threadPool::work(this)->this->threadPool::run();

• append() ：用于往工作队列里添加请求
• run()：用while+sem::wait()阻塞等待工作队列的内容，一旦工作队列有内容出现，各个工作线程就争抢请求，拿到请求的线程执行。

template
class threadPool{
public:
    threadPool(connection_pool*, int num = 4, int maxListNums = 100);
    ~threadPool();
    bool append(std::shared_ptr);
private:
    static void* work(void*);
    void run();
private:
    //工作队列
    std::queue> workList;
    //线程ID保存
    std::vector m_threadList;
    //工作队列最大数目
    int MAX_LIST_NUMS;
    //创建线程数目
    int m_thread_nums;
    //锁
    locker m_mutex;
    //信号量
    sem m_sem;
    //线程池是否开启
    bool isOpen;
    //数据库池
    connection_pool *m_connPool;
};
template
void *threadPool::work(void* t){
    threadPool *request = static_cast(t);
    request->run();
    pthread_exit(nullptr);
}


//构造函数
template
threadPool::threadPool(connection_pool* conn_pool, int num, int maxListNums)
    :m_thread_nums(num), MAX_LIST_NUMS(maxListNums), m_threadList(num), isOpen(true), m_connPool(conn_pool)
{
    for(int i = 0; i != m_thread_nums; ++i){
        int err = pthread_create(&m_threadList[i], nullptr, work, (void*)this);
        if(err != 0){
            std::cerr <<  "[" << __FILE__ << "]: " << __LINE__ << " "<<  __FUNCTION__ << ": pthread_create error " << err << std::endl;
            exit(0);
        }
    }
}
//析构函数
template
threadPool::~threadPool(){
    //关闭线程循环
    isOpen = false;
    //回收线程
    for(int i = 0; i != m_thread_nums; ++i){
        pthread_join(m_threadList[i], nullptr);
    }
}
//添加到队列
template
bool threadPool::append(std::shared_ptr request){
    MutexLockGuard m_locker(m_mutex);
    if(!isOpen || workList.size() >= MAX_LIST_NUMS){
        return false;
    }
    workList.push(request);
    //信号量+1
    m_sem.post();
    return true;
}
//取出并运行
template
void threadPool::run(){
    std::shared_ptr request;
    //线程关闭且请求队列空
    while(isOpen && !workList.empty())
    {
        m_sem.wait();
        {
            MutexLockGuard m_locker(m_mutex);
            //如果被其他线程抢先用了
            if(workList.empty()) continue;
            request = workList.front();
            workList.pop();
        }
        if(request == nullptr) continue;
        ConnectRAII mysql_raii(m_connPool);
        request->mysql = mysql_raii.getConn();
        request->process();
    }
    
}

• 主要是考虑到主动关闭服务器的情况，threadPool持有一个存储线程ID的数组，在关闭服务器，也就是threadPool进入析构的时候，会先把isOpen变量赋值false，当工作线程检测到这个变量的改变之后，会禁止append()，然后把请求队列清空，退出线程。析构函数负责接受。这样才能请求队列被执行完毕之后优雅退出。

//析构函数
template
threadPool::~threadPool(){
    //关闭线程循环
    isOpen = false;
    //回收线程
    for(int i = 0; i != m_thread_nums; ++i){
        pthread_join(m_threadList[i], nullptr);
    }
}

• 由于采用了模板，要求模板T的类型持有一个mysql变量，用于存储数据库连接，还需要一个process()函数，负责执行业务。