線程池
概念
線程池是一種多線程處理形式，處理過程中將任務添加到隊列，然後在創建線程後自動啓動這些任務。線程池線程都是後臺線程。每個線程都使用默認的堆棧大小，以默認的優先級運行，並處於多線程單元中。我們將任務添加到任務隊列中，線程池得知有任務到來後，會喚醒線程，如若所有線程都在執行任務，則線程會處理完當前任務後，在處理任務隊列中的線程。
作用
線程池可以節省我們的系統資源和時間。
線程過多會帶來調度開銷，進而影響緩存局部性和整體性能。而線程池維護着多個線程，等待着監督管理者分配可併發執行的任務。這避免了在處理短時間任務時創建與銷燬線程的代價。線程池不僅能夠保證內核的充分利用，還能防止過分調度。可用線程數量應該取決於可用的併發處理器、處理器內核、內存、網絡sockets等的數量。
在創建線程池時，創建的數量也很有講究，我們不能創建的太多，會導致很多線程根本用不到而導致系統資源的浪費。創建的太少呢就會導致線程池過度繁忙，使任務不能及時的得到解決，導致任務冗雜，效率太低。
下面我們貼代碼詳細講解
/*任務結構*/
typedef struct worker
{
void (*process)(char *str, int socket); // 回調函數
/* 任務中的數據 我們用字符串和socket來講解（根據實際情況可自行更換任務數據）*/
char str[200];
int socket;
struct worker *next;
}create_worker;
/*線程池結構*/
typedef struct
{
pthread_mutex_t queue_mutex; //線程鎖
pthread_cond_t queue_cond; //條件變量
/*鏈表結構,線程池中有所等待任務*/
create_worker *queue_head;
/*是否銷燬線程池*/
int shutdown;
pthread_t *threadid; //在此處使用指針結構是我們根據需求創造不同的線程數量,可以進行動態分配
/*線程池中允許的活動線程數目*/
int max_thread_num;
/*當前等待隊列的任務數目*/
int cur_queue_size;
}create_pool;
static create_pool *pool = NULL; //我們使用靜態變量 全局可見
/*創建線程池*/
void pool_init(int max_thread_num)
{
pool = (create_pool *)malloc(sizeof(create_pool)); // 構造線程池
pthread_mutex_init(&(pool->queue_mutex), NULL); //初始化鎖
pthread_cond_init(&(pool->queue_cond), NULL); //初始化條件變量
pool->queue_head = NULL; //任務爲空
pool->max_thread_num = max_thread_num; //線程數量
pool->cur_queue_size = 0; //任務數量
pool->shutdown = 0;
/* 初始化線程池中的線程*/
pool->threadid = (pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t) * max_thread_num);
for(int i = 0; i < max_thread_num; i++)
{
pthread_create(&pool->threadid[i], NULL, thread_routine, NULL);
}
}
/*向線程池中加入任務*/
void pool_add_worker(void (*process) (char *str, int socket), char *str, int socket)
{
/*構建一個新任務*/
create_worker *newworker = (create_worker*)malloc(sizeof(create_worker));
newworker->process = process; //給新任務的回調函數賦值
/* 任務中的數據進行賦值*/
memcpy(newworker->str, str, 200);
newworker->socket = socket;
newworker->next = NULL;
pthread_mutex_lock(&pool->queue_mutex); //此處上鎖 作用 需要將任務添加到任務隊列中，需要用的共用變量size，若不鎖住保證安全，則任務數量會造成混亂，導致線程池不能正常工作。
/*將任務加入到等待隊列*/
create_worker *member = pool->queue_head;
if(member != NULL)
{
while(member->next != NULL)
member = member->next;
member->next = newworker;
}
else
pool->queue_head = newworker;
assert(pool->queue_head != NULL);
pool->cur_queue_size++; //將任務數量+1
pthread_mutex_unlock(&pool->queue_mutex); //解鎖
/*等待隊列有任務，喚醒一個等待的線程*/
pthread_cond_signal(&pool->queue_cond);
}
/*銷燬線程池， 等待隊列中的任務不會在執行，但是正在運行的線程一定會把任務運行完後在退出*/
int pool_destroy()
{
if(pool->shutdown)
return -1; //防止兩次調用
pool->shutdown = 1;
/*喚醒所有的等待線程，線程池要銷燬了*/
pthread_cond_broadcast(&pool->queue_cond);
/*阻塞等待線程退出，否則就成殭屍了*/
for(int i = 0; i < pool->max_thread_num; i++)
pthread_join(pool->threadid[i], NULL); //等待所有線程執行完畢再銷燬
free(pool->threadid);
/*銷燬等待隊列*/
create_worker *head = NULL;
while(pool->queue_head != NULL)
{
head = pool->queue_head;
pool->queue_head = pool->queue_head->next;
free(head);
}
/*銷燬條件變量和互斥量*/
pthread_mutex_destroy(&pool->queue_mutex);
pthread_cond_destroy(&pool->queue_cond);
free(pool);
pool = NULL;
}
void *thread_routine(void *arg)
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&pool->queue_mutex);
/*如果等待隊列爲0並且不銷燬線程池，則處於阻塞狀態*/
while(pool->cur_queue_size == 0 && !pool->shutdown)
{
printf("thread: %ld is wait\n", pthread_self());
pthread_cond_wait(&pool->queue_cond, &pool->queue_mutex); //讓線程掛起等待，然後將鎖釋放掉，最終將線程池中所有線程都掛起，並在此阻塞住。
}
/*線程池要銷燬了*/
if(pool->shutdown)
{
/*遇到break, continue, return 等跳轉語句，要記得先解鎖*/
pthread_mutex_unlock(&pool->queue_mutex);
printf("thread %ld will exit\n", pthread_self());
pthread_exit(NULL);
}
//pthread_cond_wait()函數被喚醒後，鎖會被重新鎖住。
//執行到這段代碼證明有線程被喚醒工作，我們打印線程id，此處相當於調試信息
printf("thread %ld is starting to work\n", pthread_self());
assert(pool->cur_queue_size != 0);
assert(pool->queue_head != NULL);
/*等待隊列長度減１，並去除鏈表中的頭元素*/
pool->cur_queue_size--;
create_worker *work = pool->queue_head;
pool->queue_head = work->next;
pthread_mutex_unlock(&pool->queue_mutex); //在此處解鎖是因爲我們的共用變量size被賦值完成，任務和隊列也已更新，在此處解鎖。
/*調用回調函數，執行任務*/
(work->process) (work->str, work->socket);
free(work);
work = NULL;
}
}
/*回調函數*/
void process(char *str, int socket)
{
此處寫實現任務需要的代碼
}
上述線程池用於我的聊天室項目點我感興趣的可以看一下，大家可以一起交流。