C/C++线程池类封装（核心与非核心线程-面向对象方法） 学习记录

前面关于线程池的封装一帖，仅仅是将指定工作线程创建后就保持阻塞等待任务，相对来说比较简单。现在对线程池来进行一些优化：

1. 设置核心线程（最小线程）
2. 非核心线程超时等待自动销毁
3. 给任务队列配置了互斥锁（保证多个线程在竞争任务队列时同步）

根据以上优化，那么工作线程就没必要一次性全部创建。在任务量少时仅需要维持核心线程运作就能够处理已有任务量； 当任务量所需要运作的线程大于核心线程数，那么视任务情况逐个撞见非核心线程来处理任务，并且非核心线程如果超时间没有被唤醒会自动销毁，由以上优化线程池调度会十分方便。

​ 类声明

#pragma once

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include "CTask.h"

#define ETIMEDOUT 110
class ThreadPool
{
public:
	ThreadPool(int max = 20, int min = 3, int waitsec = 60);		// 最大线程数、核心线程数、超时等待时间
	~ThreadPool();
public:
	static void* start_routine_A(void* arg);						// 工作线程
	void add_task(CTask* task);										// 添加任务
	void start();													
	void destroy();													// 销毁线程(这里需要先把所有睡眠的线程唤醒才能将其所有销毁
	void create_thread();											// 创建线程
public:
	void lock_mutex();
	void unlock_mutex();

	void lock_task_mutex();
	void unlock_task_mutex();

	void broadcast();												// 唤醒所有线程

	void signal_cond();												// 唤醒条件变量，也就是唤醒线程
	bool timewait(int waitsec);										// 超时等待（需要转成绝对时间要用到timeval与timespec
private:
	bool b_stop;													// 结束标志位
	int max_num;													// 最大工作线程数
	int min_num;													// 核心线程数				
	int cur_count;													// 当前线程数
	int wait_count;													// 睡眠线程数
	int waitsec;													// 超时等待时间（s）

	std::queuetask_que;			// 任务队列

	pthread_cond_t cond;				// 线程唤醒的条件变量
	pthread_mutex_t mutex;				// 条件变量的互斥所锁
	pthread_mutex_t mutex2;				// 任务队列的互斥锁  保证多个被唤醒的线程在竞争任务队列时同步
};

​ 类定义

#include "ThreadPool.h"
#include 

using namespace std;

ThreadPool::ThreadPool(int max, int min, int waitsec)
{
	this->b_stop = false;
	this->max_num = max;
	this->min_num = min;
	this->waitsec = waitsec;

	this->wait_count = 0;
	this->cur_count = 0;

	pthread_cond_init(&this->cond, NULL);
	pthread_mutex_init(&this->mutex, NULL);
}

ThreadPool::~ThreadPool()
{
	destroy();
}

void* ThreadPool::start_routine_A(void* arg)
{
	pthread_detach(pthread_self());
	ThreadPool* pool = (ThreadPool*)arg;
	while (1)
	{
		pool->lock_mutex();
		if( pool->task_que.empty())
		{
			if (pool->b_stop)
			{
				cout << "thread is destory,pid = " << pthread_self() << endl;
				pool->cur_count--;
				pool->unlock_mutex();
				pthread_exit(NULL);
			}
			pool->wait_count++;															// 阻塞前等待线程++
			bool b_signal = pool->timewait(pool->waitsec);
			pool->wait_count--;															// 结束阻塞等待线程--
			if (!b_signal && pool->cur_count > pool->min_num)							// 超时等待 + 当前线程数大于核心线程数时允许销毁线程（也就是保留核心线程，只销毁非核心线程）
			{
				pool->cur_count--;
				pool->unlock_mutex();
				pthread_exit(NULL);
			}
		}
		pool->unlock_mutex();
		pool->lock_task_mutex();
		if (!pool->task_que.empty())
		{
			CTask* t = pool->task_que.front();
			pool->task_que.pop();
			pool->unlock_task_mutex();
			t->run();
			delete t;
		}
		else
		{
			pool->unlock_task_mutex();
		}
	}
}

void ThreadPool::add_task(CTask* task)
{
	cout << "-------------Add task-------------" << endl;
	if (b_stop)
	{
		return;
	}
	lock_task_mutex();
	task_que.push(task);
	unlock_task_mutex();

	lock_mutex();
	if (wait_count)
	{
		signal_cond();											// 唤醒一个线程
	}
	else if (cur_count < max_num)
	{
		create_thread();
	}
	unlock_mutex();
}

void ThreadPool::start()
{
	lock_mutex();
	b_stop = false;
	unlock_mutex();
}

void ThreadPool::destroy()
{
	b_stop = true;
	while (cur_count > 0)
	{
		lock_mutex();
		broadcast();
		unlock_mutex();
		sleep(1);
	}
}

void ThreadPool::create_thread()
{
	pthread_t pid;
	int res = pthread_create(&pid, NULL, start_routine_A, (void*)this);
	if (res < 0)
	{
		perror("ThreadPool::create_thread");
	}
	else
	{
		cur_count++;
	}
	
}

void ThreadPool::lock_mutex()
{
	pthread_mutex_lock(&this->mutex);
}

void ThreadPool::unlock_mutex()
{
	pthread_mutex_unlock(&this->mutex);
}

void ThreadPool::lock_task_mutex()
{
	pthread_mutex_lock(&this->mutex2);
}

void ThreadPool::unlock_task_mutex()
{
	pthread_mutex_unlock(&this->mutex2);
}

void ThreadPool::broadcast()
{
	cout << "All thread is wake" << endl;
	pthread_cond_broadcast(&cond);
}

void ThreadPool::signal_cond()
{
	pthread_cond_signal(&cond);
}

bool ThreadPool::timewait(int waitsec)
{
	struct timeval now;
	struct timespec outtime;

	gettimeofday(&now, NULL);
	outtime.tv_sec = now.tv_sec + waitsec;
	
	int ret = pthread_cond_timedwait(&this->cond, &this->mutex, &outtime);
	if (ret == ETIMEDOUT)
	{
		cout << "no core thread is time out." << endl;
		return false;
	}
	else if (ret != 0)
	{
		perror("no core thread error:");
	}
	cout << "no core Thread is wake up" << endl;
	return true;
}

• 线程阻塞方法由pthread_cond_wait换成了pthread_cond_timewait
• pthread_cond_timewait的第三个参数（超时参数）需要的是绝对时间

struct timeval now;
struct timespec outtime;

gettimeofday(&now, NULL);
outtime.tv_sec = now.tv_sec + waitsec;

• 进程结束时候，先唤醒所有线程在挨个进行销毁
• 非核心线程超时销毁条件： pthread_cond_timewait超时返回 + 当前线程 > 核心线程数（当前线程是否为核心线程）

• 后面还会把条件变量以及对它的操作封装成类

线程池优化的过程中， 在非核心线程超时等待销毁，以及进程关闭时候所有线程的销毁上代码逻辑有些不正确，多亏了下面博文提供的源码才顺利解决我面对的问，感谢大神的源码分享

https://blog.csdn.net/qq_42766268/article/details/88368799

共享内存配合消息队列与信号量的类封装
简单线程池的类封装