大连做网站建设,安徽省建设信息网站,海东市城市规划建设局网站,园区网站建设方案目录 简介手写线程池线程池结构体分析task_ttask_queue_tthread_pool_t 线程池函数分析thread_pool_createthread_pool_postthread_workerthread_pool_destroywait_all_donethread_pool_free 主函数调用 运行结果 简介
本线程池采用C语言实现
线程池的场景#xff1a; 当某些… 目录 简介手写线程池线程池结构体分析task_ttask_queue_tthread_pool_t 线程池函数分析thread_pool_createthread_pool_postthread_workerthread_pool_destroywait_all_donethread_pool_free 主函数调用 运行结果 简介
本线程池采用C语言实现
线程池的场景 当某些任务特别耗时例如大量的IO读写操作严重影响线程其他的任务的执行可以使用线程池 线程池的一般特点 线程池通常是一个生产者-消费者模型 生产者线程用于发布任务任务通常保存在任务队列中 线程池作为消费者用于取出任务执行任务 线程池中线程数量的选择
有一个经验公式 线程数量 io等待时间cpu运算时间*核心数/cpu运算时间
因此可以根据经验公式得出下面两种场景的线程数量
cpu密集任务线程数量核心数即上面的公式假设cpu运算时间io等待时间io密集任务线程数量2*n2
手写线程池
线程池代码结构 thread_pool_create创建线程池所需要的资源包含不限于任务队列子线程的创建。thread_pool_post用于任务的发布将执行任务存在任务队列中。thread_pool_destroy用于线程池的退出以及资源的销毁。wait_all_donejoin线程池所有子线程等待回收子线程。thread_worker用于任务执行。 主要的核心点集中在thread_pool_post和thread_worker两个函数中这两个函数也构成了生产者-消费者模型。本文采用队列互斥锁条件变量实现。
线程池结构体分析
由于C语言不像C可以用类封装函数因此线程池会使用结构体来封装一些变量或者函数指针。
task_t
封装任务的入口指针以及参数。
typedef struct task_t {handler_pt func;void * arg;
} task_t;
task_queue_t
封装任务队列为了不频繁移动队列中数据此处采用头尾索引来标记任务。
typedef struct task_queue_t {uint32_t head;uint32_t tail;uint32_t count;task_t *queue;
} task_queue_t;
thread_pool_t
包含互斥锁条件变量任务队列等信息
struct thread_pool_t {pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t condition; //条件变量pthread_t *threads; //线程task_queue_t task_queue; //任务队列int closed; //是否关闭线程池执行的标志为1表示关闭int started; // 当前正在运行的线程数int thrd_count; //线程数int queue_size; //任务队列大小
};其中closed表示是否关闭线程池执行的标志为1表示关闭。在线程的运行函数中用来判断是否继续循环等待执行任务队列中的任务。 started表示当前正在运行的线程数。在thread_pool_destroy函数中销毁线程池时需要等待所有线程停止才行即started 0
线程池函数分析
thread_pool_create 创建线程池初始化一些线程池属性 通过循环pthread_create函数创建子线程。 thread_pool_t *thread_pool_create(int thrd_count, int queue_size) {thread_pool_t *pool;if (thrd_count 0 || queue_size 0) {return NULL;}pool (thread_pool_t*) malloc(sizeof(*pool));if (pool NULL) {return NULL;}pool-thrd_count 0;pool-queue_size queue_size;pool-task_queue.head 0;pool-task_queue.tail 0;pool-task_queue.count 0;pool-started pool-closed 0;pool-task_queue.queue (task_t*)malloc(sizeof(task_t)*queue_size);if (pool-task_queue.queue NULL) {// TODO: free poolreturn NULL;}pool-threads (pthread_t*) malloc(sizeof(pthread_t) * thrd_count);if (pool-threads NULL) {// TODO: free poolreturn NULL;}int i 0;for (; i thrd_count; i) {if (pthread_create((pool -threads[i]), NULL, thread_worker, (void*)pool) ! 0) {// TODO: free poolreturn NULL;}pool-thrd_count;pool-started;}return pool;
}thread_pool_post 作为生产者往任务队列里面添加任务 通过pthread_cond_signal通知子唤醒子线程的pthread_cond_wait int thread_pool_post(thread_pool_t *pool, handler_pt func, void *arg) {if (pool NULL || func NULL) {return -1;}task_queue_t *task_queue (pool-task_queue);
//此处用自旋锁会更节省消耗因为锁里面的逻辑比较简单if (pthread_mutex_lock((pool-mutex)) ! 0) {return -2;}if (pool-closed) {pthread_mutex_unlock((pool-mutex));return -3;}if (task_queue-count pool-queue_size) {pthread_mutex_unlock((pool-mutex));return -4;}
//避免queue数据的变化采用头尾索引来标识task_queue-queue[task_queue-tail].func func;task_queue-queue[task_queue-tail].arg arg;task_queue-tail (task_queue-tail 1) % pool-queue_size;task_queue-count;
//唤醒一个休眠的线程if (pthread_cond_signal((pool-condition)) ! 0) {pthread_mutex_unlock((pool-mutex));return -5;}pthread_mutex_unlock((pool-mutex));return 0;
}
thread_worker pthread_cond_wait等待任务的唤醒 作为消费者 (*(task.func))(task.arg);执行任务 static void *thread_worker(void *thrd_pool) {thread_pool_t *pool (thread_pool_t*)thrd_pool;task_queue_t *que;task_t task;for (;;) {pthread_mutex_lock((pool-mutex));que pool-task_queue;while (que-count 0 pool-closed 0) {// 阻塞在 condition等待任务队列添加任务pthread_cond_wait((pool-condition), (pool-mutex));}if (pool-closed 1 que-count 0) break;//没有任务并且关闭标志打开即跳出循环task que-queue[que-head];que-head (que-head 1) % pool-queue_size;que-count--;pthread_mutex_unlock((pool-mutex));(*(task.func))(task.arg);//执行对应任务函数}pool-started--;//跳出循环之后运行线程数需要减1pthread_mutex_unlock((pool-mutex));pthread_exit(NULL);return NULL;
}thread_pool_destroy 销毁释放线程池置 pool-closed 1; 通过pthread_cond_broadcast唤醒线程池所有线程这个和thread_pool_post里的pthread_cond_signal一样并且broadcast会通知到所有的线程 int thread_pool_destroy(thread_pool_t *pool) {if (pool NULL) {return -1;}if (pthread_mutex_lock((pool-mutex)) ! 0) {return -2;}if (pool-closed) {thread_pool_free(pool);return -3;}pool-closed 1;
//广播形式通知所有阻塞在condition的线程接触阻塞if (pthread_cond_broadcast((pool-condition)) ! 0 || pthread_mutex_unlock((pool-mutex)) ! 0) {thread_pool_free(pool);return -4;}wait_all_done(pool);thread_pool_free(pool);return 0;
}wait_all_done 将所有线程通过pthread_join回收所有子线程任务执行完毕回收线程 int wait_all_done(thread_pool_t *pool) {printf(wait_all_done start!pool-thrd_count:%d\n, pool-thrd_count);int i, ret0;for (i0; i pool-thrd_count; i) {printf(wait_all_done doing! i:%d\n, i);if (pthread_join(pool-threads[i], NULL) ! 0) {ret1;}}printf(wait_all_done end!\n);return ret;
}thread_pool_free
释放线程池空间
static void thread_pool_free(thread_pool_t *pool) {if (pool NULL || pool-started 0) {return;}if (pool-threads) {free(pool-threads);pool-threads NULL;pthread_mutex_lock((pool-mutex));pthread_mutex_destroy(pool-mutex);pthread_cond_destroy(pool-condition);}if (pool-task_queue.queue) {free(pool-task_queue.queue);pool-task_queue.queue NULL;}free(pool);
}主函数调用
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include pthread.h
#include unistd.h#include thrd_pool.hint nums 0;
int done 0;
int task_num 100;pthread_mutex_t lock;void do_task(void *arg) {usleep(10000);pthread_mutex_lock(lock);done;printf(doing %d task\n, done);pthread_mutex_unlock(lock);
}int main(int argc, char **argv) {int threads 8;int queue_size 256;if (argc 2) {threads atoi(argv[1]);if (threads 0) {printf(threads number error: %d\n, threads);return 1;}} else if (argc 2) {threads atoi(argv[1]);queue_size atoi(argv[1]);if (threads 0 || queue_size 0) {printf(threads number or queue size error: %d,%d\n, threads, queue_size);return 1;}}thread_pool_t *pool thread_pool_create(threads, queue_size);if (pool NULL) {printf(thread pool create error!\n);return 1;}while (thread_pool_post(pool, do_task, NULL) 0) {pthread_mutex_lock(lock);nums;pthread_mutex_unlock(lock);if (nums task_num) break;}printf(add %d tasks\n, nums);usleep(1000000);//延时等待所有的作业完成printf(did %d tasks\n, done);thread_pool_destroy(pool);return 0;
}
运行结果
使用指令编译文件
gcc main.c thrd_pool.c -o main -lpthread运行执行文件得到运行结果
完整代码下载线程池Linux C语言简单版本
