C++线程池

介绍

线程池维护者多个线程，等待着分配可并发执行的任务，可以避免在短时间创建和销毁大量线程带来时间成本。

线程池的优点：

• 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

原理

• 线程池中有一个阻塞队列，用于存放上层发来的任务请求。
• 线程池中管理着一批线程，当任务到来时，空闲的线程从任务队列获取任务，并执行，当大量任务到来时，任务会被阻塞在队列中，等待空闲的线程来获取。当队列中没有任务时，线程将会被阻塞直到有任务到来。

其实这就是一个基于生产者消费者模型来实现的线程池，那么同样遵守三种规则，生产者和生产者之间存在互斥，处理任务的线程之间存在互斥关系，生产者和消费者之间存在同步和互斥关系。

实现

通过上面的分析可以写出基本的结构，考虑到线程池，只要存在一份实例就可以，可以设计为单例模式。

template <class T>
class ThreadPool
{
private:
    int _threadCount;//线程数量
    pthread_mutex_t _mlock;
    pthread_cond_t _cond;
    static ThreadPool<T> *_instance;
    queue<T> _queue;//用于存放任务的队列
public:
    static ThreadPool<T> *GetInstance()
    {
        static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
        if (_instance == nullptr)
        {
            pthread_mutex_lock(&mtx);
            if (_instance == nullptr)
            {
                _instance = new ThreadPool<T>;
                _instance->Init();
            }
            pthread_mutex_unlock(&mtx);
        }
        return _instance;
    }
};
template <class T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::_instance = nullptr;

线程池，线程池，那么肯定要有一批线程。

    void Init()
    {
        pthread_t tid;
        for (int i = 0; i < _threadCount; i++)
        {
            pthread_create(&tid, nullptr, ？, ？);
        }
    }

到现在有线程了，那么这一批线程执行什么呢，怎么执行呢？

线程池的作用就是减少大量频繁的创建销毁线程带来的时间成本，所以这一批线程，应该是一直执行的不能退出（有任务时执行任务，没有任务了阻塞等待任务）。

线程的任务从哪里来呢，一定是从阻塞队列中获取，线程处理函数是void *(*start_routine) (void *)类型的，只有一个参数，那么也就意味着Handler函数必须是静态的（非静态成员函数有隐含的this指针），那么静态的函数也就无法访问类的非静态成员，也就无法获取到任务了，此时在就只能通过对象来调用了，就需要将ThreadPool的对象作为参数传给Handler。

    static void *Handler(void *arg)
    {
        ThreadPool<T> *obj = (ThreadPool<T> *)arg;
        pthread_detach(pthread_self());
        while (true)
        {
            obj->Lock();
            //先获取任务，没有任务挂起
            while (obj->Empty())
            {
                pthread_cond_wait(&obj->_cond, &obj->_mlock);
            }
            T t;
            obj->Pop(&t);
            obj->Unlock();
            //处理任务
            t()//仿函数
        }
    }

线程池对外应该提供一个Push任务结构，向阻塞队列中添加任务。

    void Push(const T &t)
    {
        Lock();
        _queue.push(t);
        Unlock();
        //此时可能所有的线程已经全部休眠，需要唤醒一下
        pthread_cond_signal(&_cond);
    }

线程获取任务，通过Pop从队列中获取，在获取任务时不需要加锁，因为此时线程处于临界区内。

    void Pop(T *t)
    {
        *t = _queue.front();
        _queue.pop();
    }

到这里就完成了线程池的主要内容，详细代码